Slide cao su silicon K55

Cao su Silicon
GVHS: TS Nguyễn Phạm Duy Linh
Nhóm SV
Đoàn Đắc Dương
Phan Ngọc Quý
Nguyễn Đức Thành
Vũ Ngọc Thắng
Trần Viết Tiệp
Đinh Văn Tuấn


 Giới

thiệu chung về hợp chất organosiloxan

 Phương

pháp tổng hợp nguyên liệu cho cao su

silicon
 Các

phương pháp đóng rắn cao su silicon

 Các

tính chất của cao su silicon

 Tính

chất sử dụng của cao su silicon

 Những

ứng dụng nổi bật của cao su silicon


Giới thiệu chung về hợp chất organosiloxan


Hợp chất organosiloxan là gì ?


Là một loại hợp chất elastome của silic



Có thành phần hóa học chính là các nguyên tố silic,
hydro, cacbon và oxy



Liên kết chính trên mạch polyme là liên kết siloxan


Lịch sử phát triển


1823: Berzelius tổng hợp thành công silic vô định hình



1823: Morrison tổng hợp thành công silic kim loại



1906:Vigreaux tổng hợp thành công hợp kim Si - Cu, một
hợp chất trung gian quan trọng trong tổng hợp
organosiloxan


Lịch sử phát triển


Đầu thế kỷ 20: Kipping tổng hợp thành công các hợp chất
organoclorosilan sử dụng tác nhân Grignard



1930: Stock tổng hợp thành công silicon hydrit và các hợp chất
có liên kết Si–Si



1939: Corning Glass đưa ra những sản phẩm thương mại đầu tiên
ứng dụng các hợp chất organosiloxan


Lịch sử phát triển


1940: Rochow tạo ra quy trình tổng hợp trực tiếp
diclodimetylsilan, hay còn gọi là quy trình Rochow



Những năm 1940: Nhu cầu vật liệu organosiloxan
tăng mạnh do sự leo thang của Thế Chiến II
=>Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp

sản xuất organosiloxan


Lịch sử phát triển


1943: Corning Glass và Dow Chemical hợp tác thành lập
tập đoàn Dow Corning Corp. chuyên cung cấp vật liệu
organosiloxan



1947: General Electric mở nhà máy đầu tiên chuyên sản
xuất vật liệu organosiloxan tại Waterford



1949: Union Carbide mở nhà máy đầu tiên chuyên sản
xuất vật liệu organosiloxan tại Tonawanda

Phương pháp tổng hợp nguyên liệu cho cao su
silicon


Tổng hợp nguyên liệu đầu cho cao su silicon
 Nguyên

liệu đầu quan trọng nhất trong ngành
sản xuất cao su silicon là polydimetyl siloxan
PDMS


Tổng hợp nguyên liệu đầu cho cao su silicon
Trong công nghiệp, PDMS được tổng hợp qua 3 giai đoạn


Tổng hợp monome diclodimetylsilan



Thủy phân monome tạo oligome siloxan



Trùng hợp oligome tạo polyme siloxan


Tổng hợp monome diclodimetylsilan
Phương pháp sử dụng tác nhân Grignard

Tổng hợp monome diclodimetylsilan
Phương pháp sử dụng tác nhân Grignard

 Là

phương pháp tổng hợp gián tiếp

 Cho
 Có

sản phẩm duy nhất

thể tổng hợp các organoclorosilan hỗn tạp

như diclometylvinylsilan sử dụng trong biến
tính PDMS


Tổng hợp monome diclodimetylsilan
Phương pháp Rochow

Sơ đồ chung của phương pháp tổng hợp Rochow


Tổng hợp monome diclodimetylsilan
Phương pháp Rochow



Diễn ra trong thiết bị phản ứng tầng sôi



Xúc tác chính cho quá trình là Cu, bên cạnh đó còn
có các chất trợ xúc tác khác như Al, Sn và Zn



Nhiệt độ: 250 - 300oC



Áp suất: 1 - 5 bar


Tổng hợp monome diclodimetylsilan
Phương pháp Rochow


Thủy phân monome diclodimetylsilan

Monome diclodimetylsilan thủy phân tạo hợp
chất dimetylsilandiol, hợp chất này tiếp tục tham gia
phản ứng tách nước tạo hỗn hợp sản phẩm cuối cùng
bao gồm các oligome siloxan mạch vòng và oligome
siloxan mạch thẳng chứa nhóm silanol ở hai đầu


Thủy phân monome diclodimetylsilan



Tỷ lệ sản phẩm cũng như chiều dài mạch oligome
siloxan mạch thẳng được kiểm soát bởi các điều kiện
thủy phân như tỷ lệ giữa monome và nước, nhiệt độ,
thời gian phản ứng, các loại dung môi sử dụng...



Trong công nghiệp, quá trình thủy phân có thể tiến
hành theo mẻ hoặc liên tục


Thủy phân monome diclodimetylsilan


Tỷ lệ sản phẩm oligome siloxan vòng thường vào
khoảng 35 - 50%, chủ yếu là dạng vòng 4 và 5 cạnh,
cần được tách riêng khỏi sản phẩm oligome mạch
thẳng



Tạo sản phẩm phụ là axit HCl có tính ăn mòn cao
Phương pháp ancol phân


Ancol phân monome diclodimetylsilan



Hoàn toàn tương tự và có thể sử dụng thay thể
phương pháp thủy phân monome diclodimetylsilan



Ưu điểm nổi bật là không tạo ra axit HCl


Trùng hợp ngưng tụ oligome mạch thẳng



Là phản ứng thuận nghịch với hằng số cân bằng
chiều thuận tương đối cao (Keq tại 35oC = 860 ± 90)



Cần loại bỏ nước để thu được sản phẩm có phân tử
khối lớn


Trùng hợp ngưng tụ oligome mạch thẳng


Sản phẩm thu được vẫn chứa một tỷ lệ nhỏ polyme
siloxan mạch vòng



Các oligome cao phân tử có độ ổn định lớn, rất khó
tham gia phản ứng ngưng tụ
Sử dụng các chất xúc tác


Trùng hợp ngưng tụ oligome mạch thẳng
Các chất xúc tác



Các hợp chất photphonitrilic clorit



Các hợp chất clorophotphazen chứa oxy



Dung dịch axit hay bazơ mạnh



Các hợp chất amin và các muối cacboxylic của chúng



Các loại nhựa trao đổi ion hoặc đất sét được kích hoạt bởi
axit khoáng

Trùng hợp ngưng tụ oligome mạch thẳng
Các chất xúc tác

Cơ chế trùng hợp xúc tác axit


Trùng hợp ngưng tụ oligome mạch thẳng
Các chất xúc tác

Cơ chế trùng hợp xúc tác bazơ