第1章有機硅化合物化學的

基礎知識及發(fā)展簡史金屬硅

金屬硅又稱結晶硅。硅是非金屬元素，呈灰色，有金屬色澤，性硬且脆。硅的含量約占地殼質量的26%；原子量為28.80；密度為2.33g/m3；熔點為1410℃；沸點為2355℃；電阻率為2140Ω.m。其主要用途是作為非鐵基合金的添加劑。如硅提高鋼中固溶體的硬度和強度，從而提高鋼的屈服強度和抗拉強度。金屬硅的牌號：按照金屬硅中鐵、鋁、鈣的含量，可把金屬硅分為553、441、411、421、3303、3305、2202、2502、1501、1101等不同的牌號。

金屬硅主要類型有以下幾種：#441：Si，99%；Fe，0.4%；Al，0.4%；Ca，0.1%#553：Si，99%；Fe，0.5%；Al，0.5%；Ca，0.3%；#3305：Si，99%；Fe，0.3%；Al，0.3%；Ca，0.05%；P，0.004%；Ti，0.03%；#3303：Si，99%；Fe，0.3%；Al，0.3%；Ca，0.03%；P，0.003%；Ni，0.03%；Mn，0.03%；Ti，0.03%；#2202：Si，99%；Fe，0.2%；Al，0.2%；Ca，0.02%；P，0.003%；Ni，0.03%；Mn，0.03%；Ti，0.02%；#1101：Si，99%；Fe，0.1%；Al，0.1%；Ca，0.01%；P，0.003%；Ni，0.03%；Mn，0.03%；Ti，0.02%；

金屬硅

我國工業(yè)硅的主要產區(qū)分布在西南地區(qū)的云南、四川、貴州、廣西；華中的湖南、湖北；華東的福建地區(qū)；東北地區(qū)主要是黑龍江的黑河和臨江地帶，吉林、遼寧以及內蒙古；陜西、青海等地也有廠家生產。（1）生產硅橡膠、硅樹脂、硅油等有機硅

金屬硅的用途：金屬硅（Si）是工業(yè)提純的單質硅，主要用于生產有機硅、制取高純度的半導體材料以及配制有特殊用途的合金等。硅橡膠彈性好，耐高溫，用于制作醫(yī)療用高溫墊圈等。硅樹脂用于生產絕緣漆、高溫涂料等。硅油是一種油狀物，其粘度受溫度的影響很小，用于生產高級潤滑劑、上光劑、流體彈簧、介電液體等，還可加工成無色透明的液體，作為高級防水劑噴涂在建筑物表面。

（2）制造高純半導體

現代化大型集成電路幾乎都是用高純度金屬硅制成的，而且高純度金屬硅還是生產光纖的主要原料，可以說金屬硅已成為信息時代的基礎支柱產業(yè)。

（3）配制合金

硅鋁合金是用量最大的硅合金。硅鋁合金是一種強復合脫氧劑，在煉鋼過程中代替純鋁可提高脫氧劑利用率，并可凈化鋼液，提高鋼材質量。硅鋁合金密度小，熱膨脹系數低，鑄造性能和抗磨性能好，用其鑄造的合金鑄件具有很高的抗擊沖擊能力和很好的高壓致密性，可大大提高使用壽命，常用其生產航天飛行器和汽車零部件。硅銅合金具有良好的焊接性能，且在受到沖擊時不易產生火花，具有防爆功能，可用于制作儲罐。鋼中加入硅制成硅鋼片，能大大改善鋼的導磁性，降低磁滯和渦流損失，可用其制造變壓器和電機的鐵芯，提高變壓器和電機的性能。有機硅化合物有機硅化合物是指含有硅-碳鍵的化合物，且至少有一個有機基團是直接與硅原子相連的化合物。（CH3SiH3）正硅酸乙酯（Si(OEt)4）及聚硅酸酯，因其與有機烷氧基硅烷或聚有機硅酸酯性能相近，屬于有機硅化合物。有機硅化合物有機硅本身是一種新型材料；有機硅材料產品豐富，“直接用量不大但用途廣泛”；“工業(yè)味精”、“科技發(fā)展催化劑”美稱。有機硅化合物有機硅是無機硅有機化之后的產品；有機硅獨特結構；兼?zhèn)錈o機材料與有機材料的性能；基本性質：表面張力低、粘溫系數小、壓縮性高、氣體滲透性高、耐高低溫、電氣絕緣、耐氧化穩(wěn)定性、難燃、憎水、耐腐蝕、無毒無味、生理惰性。有機硅化合物應用領域：航空航天、電子電氣、建筑、運輸、化工、紡織、食品、輕工、醫(yī)療；有機硅主要應用于：密封、粘合、潤滑、涂層、表面活性、脫模、消泡、抑泡、防水、防潮、惰性填充；有機硅產品目前市場上大約有5000多種，各種品牌的產品約1萬個牌號，可分為原料、中間體、產品及制品三大類。1.1有機硅化合物化學的發(fā)展簡史1.1.1第一階段(1863～1903年)，初創(chuàng)期

1863年，法國化學家弗里德爾及克拉夫茨從SiCl4與ZnEt2出發(fā)，在160℃封管中反應，制備了第一個含Si-C鍵的有機硅化合物SiEt4。1.1.2第二階段(1904～1937年)，成長期

英國化學家基平將Grignard反應用于合成不同官能度的可水解硅烷，成為日后有機硅工業(yè)的基礎。1.1.3第三階段(1938～1965年)，發(fā)展期

1941年，Rochow發(fā)明了直接法合成有機氯硅烷。（直接法指在銅催化下，由氯甲烷直接與硅粉反應，一步得到甲基氯硅烷。）1.2有機硅化合物工業(yè)生產的發(fā)展1.3有機硅化合物的主要類型和命名根據中國科學院編譯出版委員會1960年頒布的“有機化學物質的系統(tǒng)命名原則”，同時參照國外對有機硅化合物通用的命名原則，對主要類型的有機硅化合物提出了以下命名：1.3.1硅烷衍生物SiH4：硅烷；硅烷衍生物：當SiH4中的H被不同的有機基或和可反應的官能基一起取代后，形成相應的硅烷衍生物；通式：RnR’mSi4-n-m；R為H、Me、Et、Vi、Ph、鏈烯基、烷芳基及芳烷基等；R’為H、R等；凡有機基上帶有活性取代基（如不飽和烴基、鹵素、羥基、氨基、氰基、異氰酸基、羧基、環(huán)氧基、甲基丙烯酰氧基等）的硅烷為碳官能硅烷。甲基乙基乙烯基苯基羥基氨基氰基異氰酸基羧基環(huán)氧基甲基丙烯酰氧基-OH-NH2-CN-NCO-COOH-CH2(O)CH2-CH2=C(CH3)COO-三氯硅烷（硅氯仿）

HSiCl3二甲基硅烷

Me2SiH2甲基二氯硅烷

MeHSiCl2甲基三乙氧基硅烷

MeSi(OEt)3二苯基硅二醇

Ph2Si(OH)2三甲基巰基硅烷

Me3SiSH烯丙基三甲氧基硅烷

CH2=CHCH2Si(OMe)3氯甲基三乙氧基硅烷

ClCH2Si(OEt)3γ-羥丙基三甲氧基硅烷

HO(CH2)3Si(OMe)3γ-氨丙基甲基二氯硅烷

H2N(CH2)3SiMeCl2γ-異氰酸丙基三甲氧基硅烷

OCN(CH2)3Si(OMe)31.3.2有機硅聚合物有機硅聚合物分為線型聚合物，環(huán)狀聚合物和立體構型聚合物等；線型聚合物一類以重復的Si-Y鍵為主鏈；其通式：R3Si(R2SiY)nR

R為烷基、鏈烯基、芳基、烷氧基等；

n≥1；

當Y為O或亞氨基（-NH）時，為聚硅氧烷或聚硅氮烷。α,ω-雙（三甲硅氧基）聚二甲基硅氧烷

Me3SiO(SiMe2O)nSiMe3α,ω-二羥基聚二甲基硅氧烷HO(SiMe2O)nOHα,ω-二氯聚二甲基硅氧烷ClMe2SiO(SiMe2O)nSiMe2Cl六甲基二硅氮烷Me3SiNHSiMe3八甲基環(huán)四硅氮烷(Me2SiNH)4另一類以Si-Si為主鏈的線型聚合物，稱為聚硅烷。SiMePhn聚甲基苯基硅烷環(huán)狀聚合物SiSiSiSiOMeMeMeMeMeMeMeMeOOO八甲基環(huán)四硅氧烷(Me2SiO)4環(huán)狀聚合物SiSiSiSiNHPhViMeMeMeMePhPhNHNHNH1,3,7,7-四甲基-1,5,5-三苯基-3-乙烯基環(huán)四硅氮烷環(huán)狀聚合物SiSiSiPhPhPhPhPhPh六苯基環(huán)三硅烷立體構型聚合物SiSiSiSiPhPhPhOOOOOOOOOOOPhPhPhPhPhSiSiSiOSi苯基梯形聚硅氧烷立體構型聚合物SiMeMeMeOSiSiSiMeSiSiMeMeOOOOOOOO六甲基六硅倍半氧烷其它類有機硅化合物的命名硅氧烷骨架中的硅原子被其他金屬或準金屬原子取代時，則形成SiOM鍵，稱此類化合物為雜硅氧烷類。雜原子有B、Al、Ti、Sn、Pb、Fe、Co、Ni、P、As、Sb等，命名時一般將雜原子放在前面，稱為某元素硅氧烷，有時也稱某酸硅基酯。如R2BOSiR3五烷基硼硅氧烷，(Me3SiO)3B

三（三甲硅基）硼酸酯，(Me3SiO)4Ti四（三甲硅基）鈦酸酯。其它類有機硅化合物的命名當硅原子與金屬直接相連，形成硅金屬化合物，稱為硅基某元素或稱某烷。如：Ph3SiK

三苯硅基鉀,Ph3SiGePh

三苯硅基三苯鍺烷,Ph3SiSnEt3

三苯硅基三乙基錫烷.MDTQ命名法在命名有機硅聚合物時，為了簡化，常用一些字母表示特定鏈節(jié)，如單官能硅氧鏈節(jié)R3SiO用M來表示；D表示雙官能硅氧鏈節(jié)R2SiO；T表示三官能硅氧鏈節(jié)RSiO1.5，Q表示為四官能硅氧鏈節(jié)SiO2。三甲硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷

Me3SiO(Me2SiO)nSiMe3:

MDnM六甲基二硅