聚硅氧烷的合成與分析研究.pdf

1、有機(jī)硅化合物具有很多獨(dú)特的性能,如耐高低溫、耐候、耐老化、電氣絕緣、耐臭氧、憎水、難燃、生理惰性等。有機(jī)硅產(chǎn)品的這些優(yōu)異性能為其它的有機(jī)高分子材料所不能比擬和替代,因而在航空航天、電子電氣、輕工、紡織、機(jī)械、建筑、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、農(nóng)業(yè)人們?nèi)粘Ｉ畹确矫婢玫搅藦V泛的應(yīng)用,已經(jīng)成為國民經(jīng)濟(jì)中重要而必不可少的新型高分子材料。 有機(jī)硅產(chǎn)品種類繁多、并且這類產(chǎn)品在應(yīng)用時(shí)往往是混合物,不需分離提純,成分復(fù)雜且存在一定的反應(yīng)性,給分析工

2、作增加了困難,目前尚無較好的聚硅氧烷的定性定量方法。另一方面,這類產(chǎn)品的性能顯然和其化合物種類、含量間有著必然的聯(lián)系,對(duì)其進(jìn)行定性定量分析,有利于合成工藝的改良優(yōu)化。本論文以高含氫聚硅氧烷和氨烴基聚硅氧烷等兩類中低分子量聚硅氧烷為對(duì)象,進(jìn)行了合成和定性定量分析的研究。 1、高含氫聚硅氧烷是有機(jī)硅化合物中很基礎(chǔ)的一大類物質(zhì),由于合成方法的不同,會(huì)產(chǎn)生不同種類和含量的高含氫聚硅氧烷分子。研究發(fā)現(xiàn),高含氫聚硅氧烷一般由有機(jī)氫氯硅烷與有

3、機(jī)聚硅氧烷共水解平衡得到,產(chǎn)物往往由幾種同系物組成。每種同系物由不同聚合度的含氫聚硅氧烷分子組成,因此成分十分復(fù)雜。高含氫聚硅氧烷分子的質(zhì)譜圖中分子離子峰一般都不明顯,而且各個(gè)系列組分的離子碎片基本一樣,只是相對(duì)豐度有所變化,僅靠質(zhì)譜圖很難對(duì)它們進(jìn)行定性。 本文采用氣質(zhì)聯(lián)用儀分析了兩種高含氫聚硅氧烷(分別簡稱為嘉義硅油和廣東硅油),解析出低分子量組分的結(jié)構(gòu),并將同系物區(qū)分出來,然后結(jié)合組分色譜保留時(shí)間和含量的變化規(guī)律和特點(diǎn)推導(dǎo)出

4、較大分子量組分的結(jié)構(gòu),最后用氣相色譜對(duì)已定性組分進(jìn)行定量分析。結(jié)果表明,嘉義硅油樣品共含有4個(gè)聚硅氧烷組分系列,每個(gè)系列具有不同聚合度的組分,同時(shí),這4個(gè)系列的聚硅氧烷有共同的結(jié)構(gòu)單元-(CH3)HSiO-,只是其封端基團(tuán)有所不同。共定性了38個(gè)組分,含量占88.4％。 廣東硅油共含有3個(gè)聚硅氧烷組分系列,每個(gè)系列具有不同聚合度的組分,同樣,這3個(gè)系列的聚硅氧烷有共同的結(jié)構(gòu)單元-(CH3)HSiO-,只是其封端基團(tuán)有所不同。共定

5、性了43個(gè)組分,含量占90.9％。通過在相同條件下對(duì)正構(gòu)烷烴系列的測定,計(jì)算了高含氫聚硅氧烷組分的保留指數(shù),并研究了組分的分子量分布。 2、氨烴基聚硅氧烷的化學(xué)性質(zhì)由于氨烴基的存在而變得比一般聚硅氧烷要活潑一些,正因如此,氨烴基聚硅氧烷在實(shí)際中有很多的用途。首先采用氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)雙端氨丙基聚硅氧烷樣品進(jìn)行定性分析,但由于樣品的分子量比較大同時(shí)沸點(diǎn)比較高,所以一些組分無法汽化出峰,在總離子流圖中看到的只是部分低分子量的組分。為此又采

6、用液質(zhì)聯(lián)用分析的方法,以電噴霧離子源為電離源,把分子量的掃描上限擴(kuò)大到了2000,在ESI質(zhì)譜圖中,可以明顯地看出該樣品的組分基本呈現(xiàn)正態(tài)分布的趨勢,相鄰兩組分的相對(duì)分子量剛好差74,這是結(jié)構(gòu)單元-(CH3)2SiO-的相對(duì)質(zhì)量。共定性了27個(gè)組分。 以液質(zhì)聯(lián)用的ESI質(zhì)譜圖中每個(gè)峰的相對(duì)豐度為依據(jù),用歸一化的方法計(jì)算得出各個(gè)組分的大致相對(duì)含量,定性定量組分約占樣品組分62.5％。 綜上所述,本論文研究建立的分析方法操作

7、簡單、合理有效、測試時(shí)間短,其研究結(jié)果也是令人滿意的。本論文的研究思路除了可以用來分析檢測各種聚硅氧烷以外,還可以推廣到其它類型的有機(jī)硅化合物的分析研究中,具有較好的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。 3、本論文的創(chuàng)新點(diǎn)(1)對(duì)于分子量小于1000的聚硅氧烷,研究建立了以較小分子組分的定性結(jié)果、結(jié)合同系物質(zhì)譜碎片斷裂規(guī)律和碎片保留行為進(jìn)行較大分子聚硅氧烷組分的定性研究方法。 (2)對(duì)于氨丙基聚硅氧烷,由于許多組分的分子量大