Slile thuyết trình Nhựa silicon 20172

Nhóm 1: Nhựa Silicon

•
•

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Phạm Duy Linh
Nhóm sinh viên thực hiện:



Đoàn Thị Ngọc Ánh



Nguyễn Thị Báu



Trần Ngọc Dương



Trần Thị Hà



Trần Thị Hậu



Cao Thị Hân



Nguyễn Thị Ngọc Huế



Vũ Thị Hợp



Nguyễn Thị Hiền



Lê Thị Hồng


NHỰA SILICON

o

Lịch sử phát triển

o

Tổng quan nhựa silicon

o

Tổng hợp nhựa silicon

o

Ứng dụng sản phẩm

o

Tiềm năng phát triển

2


I. Lịch sử phát triển

 Giai đoạn nguồn gốc:
• Năm 1823, Berzelius lần đầu tiên tạo ra được silic vô định hình bằng cách khử sử dụng lưu huỳnh
• Năm 1863, chaersi·fulideer và zhanmusi·kelafuci tổng hợp các hợp chất silic hữu cơ đầu tiên chứa bốn liên kết Si-C ethyl
 

silane.

• Năm 1896, Morrison đã tạo ra được silic kim loại
 Giai đoạn phát triển:
• Đầu thế kỉ 20, Kipping sử dụng các tác nhân Grighard để tạo ra những hợp chất có công thức chung là R4-xSiClx.
• Năm 1930, Stock tiến hành phản ứng pha khí để tạo thành silicon hydrit và các hợp chất có liên kết Si–Si
• Năm 1940, Rochow đã tìm ra quá trình tổng hợp trực tiếp metylclorosilan bằng cách cho khí metyl clorit đi qua hỗn hợp rắn
của silic và đồng ở nhiệt độ cao (250 – 300)

3

I. Lịch sử phát triển

 Giai đoạn cải cách
• Vào thời kỳ Thế Chiến II Nhu cầu về hợp chất silicon tăng một cách chóng mặt đã dẫn tới sự hợp tác đầu tư giữa Corning Glass và Dow
Chemical để hình thành của tập đoàn Dow Corning Corp nhà cung cấp sản phẩm silicon lớn nhất hiện nay.

•

Năm 1947, General Eletric mở nhà máy sản xuất silicon đầu tiên của mình ở aterford, New York và đến năm 1949, Union Carbide cũng bắt
đầu tham gia vào ngành công ghiệp silicon bằng việc mở một nhà máy ở Tonawanda, New York

 Giai đoạn hưng thịnh:
• Từ 1966 đến hiện tại, tương lai, nhân loại mở ra nhiều khu vực mới của organosilicon hóa học, biến điều không thể trở thành có thể, chẳng
hạn như tổng hợp các liên kết kim loại SI hỗn hợp và hợp chất Silicon với các yếu tố chuyển đổi đặc biệt, có ý nghĩa và có giá trị.


II. Tổng quan nhựa silicon

Định nghĩa

Nhựa silicon

Cấu trúc nhựa silicon

Tính chất nhựa silicon

5

1. Định nghĩa

•

Nhựa silicon là dạng vật liệu silicon có các dạng cấu trúc:
mạch thẳng, mạch phân nhánh, mạch vòng, mạch có các liên
kết ngang dạng mạng lưới không gian.

•
•

Công thức cấu tạo : RnSiXmOy.
Trong đó: R thường là metyl (Me) hoặc phenyl (Ph), X: OH, Cl,
OR


2. Cấu trúc nhựa silicon

Các mắt xích cơ bản


2. Cấu trúc nhựa silicon

•

Nhựa silicon có liên kết Si-O bền hơn liên kết C-C nên có tính kháng nhiệt cao hơn các loại nhựa truyền
thống

•

Mạch chính không có liên kết đôi chưa bão hòa nên trơ về mặt hóa học

•

Năng lượng quay tự do của liên kết Si-O thấp tạo nên tính chất mềm dẻo cho nhựa silicon chưa gia công

•

Các nhóm metyl, vinyl, phenyl là thông dụng nhất để tạo thành các sản phẩm thương mại khác nhau.


Trong số các mắt xích để hình thành nhựa silicon thì mắt xích T và D là được sử dụng nhiều nhất.


Một số dạng liên kết khác
QT

QTM

QM


3. Tính chất nhựa silicon

a. Khả năng chịu nhiệt
o
o
Chịu được nhiệt độ cao ( cỡ 200 – 250 C liên tục trong khoảng thời gian khá dài, có thể lên tới 600 C trong thời gian
ngắn).

11


Tính chất nhựa silicon

b. Kháng thời tiết
Kháng tia UV

c. Chống cháy


Tính chất nhựa silicon

d. Chống ẩm, Kín khí

Cấu trúc mạng không

Sức căng bề mặt thấp
Nhóm –R phân cực yếu

gian

-> Kỵ nước

Không thấm nước
Đề kháng với sản phẩm xăng
dầu , ổn định trong axit và chất
béo

Tính chất nhựa silicon
e. Tính chất điện môi

•
•
•

Điện trở suất cao
Tính chất điện môi trên vùng nhiệt độ rộng
Ít phụ thuộc vào nhiệt độ


Tính chất nhựa silicon
f. Tính cứng

-

Cấu trúc mạng lưới 3 chiều tạo màng cứng
0
T tăng, độ cứng giảm

g. Độ đàn hồi, độ bám dính
- Độ bám dính tốt do liên kết vật lý lên bề mặt
- Tăng dimetylsiloxan, tăng độ đàn hồi, độ bám dính


III. Tổng hợp Nhựa silicon

16

Tổng hợp Nhựa silicon
1. Monome




Đi từ các halogensilan (RnSi ); (n=1-3) R -gốc methyl/phenyl. Phổ biến là các closilan. Như SiCl,Si, Si Si
Điều chế bằng phương pháp trực tiếp Rochow:

(280-330⁰C, P=2-4 bar , với xúc tác Cu và Cu2O )
2CHɜCl + Si

→

3CHɜCl + Si→

(CHɜ)SiClɜ +

10-15%

3CHɜCl + Si→

(CH3)ɜSiCl +

3-4%

CHɜCl + Si

CHɜHSi

→

Si

80%

 


Tổng hợp Nhựa silicon
2. Tổng hợp polyme

Phản ứng thủy phân

Phản ứng trùng hợp xúc tác

4 phương pháp

Phản ứng trùng ngưng

Phản ứng dịch chuyển Hydro


Tổng hợp Nhựa silicon
2.1 Phản ứng thủy phân

 Cơ chế tổng quát:
Giai đoạn 1: nước tấn công vào Halogensilan , xảy ra phản ứng thủy phân

R2SiCl2 + H2O =>

=>

+HCl




Giai đoạn 2:



Trường hợp thiếu nước:

Quá trình thủy phân ngưng tụ xảy ra đồng thời xen kẽ tạo các polyme mạch thẳng có chứa nguyên tử Clo


•

Trường hợp dư nước : phản ứng thủy phân, ngưng tụ xảy ra đồng thời xen kẽ, đồng thời có sự ngưng tụ nội phân tử tạo những
polyorganosiloxan mạch vòng.




Ví dụ cụ thể với metyltriclo silan ,dư nước

Tổng hợp Nhựa silicon
2.2 Phản ứng dịch chuyển Hydro

 Liên kết Si-H rất hoạt động và có thể kết hợp với các nguyên tử cacbon ở vị trí nối đôi .

 Tổng hợp các polyme mạch thẳng xen kẽ mạch vòng.



 Tổng hợp polyme dạng bậc thang