正和硅材料 | 从基础化学，掲示苯基的奥秘- 大数跨境

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正和硅材料 | 从基础化学，掲示苯基的奥秘

正和硅材料

2024-03-07

从基础化学

引发的硅油中苯基的深度分析

在有机硅行业中，苯基硅油是广大用户非常青睐的产品。我们长期以来一直希望能更深入地探讨这个主题，而不仅仅提供简要的性能总结。今天，我们想要尝试从技术方面，阐述这种硅氧烷在高分子化学中基本原理，以及其是如何成为一个广受好评的成分，有如此惊人的卓越表现。

我们不用赘述聚二甲基硅氧烷的材料已在许多应用中得到广泛研究，利用了有机和无机部分之间的协同作用，以及通过引入多样化基团实现的功能的多功能性。苯基硅油作为硅氧烷变体中的首选之一，以其出色的氧化抗性、剪切强度、光学透明度和热稳定性等卓越特性脱颖而出。我旨在通过这篇简明的文章深入探讨苯基团在其中的功能和重要性。希望能增进对这个小结构如何在复杂的高分子体系中影响性能的理解。

PART/1

抗高温

由于其高键能（422.5 千焦/摩尔），Si-O-Si本身已经具有出色的高低温抗性。但加入苯基基团进一步增强了这一优势。当引入二苯基硅橡胶时，其弹性可在200摄氏度以上维持数周，正常使用温度高达290摄氏度[1]。被广泛认可的理论之一, 是由于庞大的芳香侧链团的立体效应增加了分子间摩擦，从而减少了链的运动。

以下是有关侧链苯基团如何在微观空间中制造额外运动限制的简要说明。

由此，在熔化过程中必要的链运动得到了限制。与此同时，与在Si-O-Si链内部相比，侧链与中央Si之间更容易发生热诱导的氧化和分解。芳香环的存在限制了链的运动并充当了吸热中心，最大程度地减小了热传递到主链。总的来说，减小聚合物系统受热影响（无论是物理变化还是化学裂解）的主要原因是运动的限制。

利用苯基的独特特性，我们广泛将苯基硅油用作能够在延长的服务期内，保持高工作温度的传热介质。正和硅材料提供两个主要系列的传热介质。关于黏度和其他属性信息，请随时与我们联系。

PART/2

低温抗性

苯基硅氧烷广泛用于冷却剂和低温密封材料的应用。在冷却过程中，苯基团在液态中的旋转成为晶化的主要障碍。此外，与“无缺陷”相比，庞大的侧链基团从根本上引入了高分子体系的不规则性，降低了整体结晶度。一些研究还指出，芳香性的侧链基团会推开相邻的分子链，破坏结晶的排列[5]。

引用黄以及其团队的研究，下图显示了当温度降低时弹性模量的增加情况：具有苯基功能的两种硅氧烷样品（2和3）在样品2约75摄氏度处除了局部变化外，并未显示晶化转变[1]。

总的来说，人们认为添加苯基基团有助于抑制在寒冷环境中的结晶过程，从而使其能够在比普通硅油更低的工作温度下运行。据报道，其正常工作温度为-55摄氏度，冻结点为-70摄氏度。以下两个系列也是我们推荐的用于提高低温性能的选择：

PART/3

抗氧化性和辐照抗性

环状结构赋予苯基卓越的稳定性和极高的抗氧化性。作为芳香化合物的典型代表，苯基团相对于其脂肪族对应物表现出增强的稳定性，这是由于芳香分子轨道的独特性质所致。自1968年开始的基础研究揭示了导入效应通过释放电子进入环中，而环内的共振建立了一个稳定的状态。

因此，苯环在其局部环境中表现出最高的电负性，并具有较高的电子密度[6]。这样一个在相邻的硅附近具有电子吸引性的基团明显降低了硅与R基团的键合活性。因此，我们可以判定这将有效地阻碍硅的氧化，因为这需要电子的失去才能发生！

同样，环内的高共振能量以及稳定的苯共轭结构能够很好地分散辐射能量，从而提高了碰撞诱导衰减过程的效率，并减少了由激发引起的局部Si-O键的分子链断裂[7]。

PART/4

高折光率

让我们回到折射率的基础知识！如果一个分子能够很容易地被入射光或任何电场极化，它将在材料中容易进行有规则地组织和排列。由于该材料具有更大的敏感性，其表观就体现为折射率较高。这就是化学家如何改变有机材料的光学性质的方式。

Si-O-Si链本身具有很低的折射率，这也意味着低介电常数。如下所示，引入苯基团的增加百分比通过引入更高的极化率（由于较高的电子亲和力）将折射率从1.40提高到1.60，从而增加了聚合物链的排列和折射[8]。

在研究了苯基基团对折射率影响的所有化学原理之后，正和硅材料开始将这些知识应用于个人护理用硅氧烷中（除了所有美妙的特性，如疏水性、高溶剂兼容性和柔滑感）。我们提供以下三个系列以反映这一美妙的化学效应：

PART/5

耐磨 / 阻尼性

悬挂的芳香环显著增加了分子间链的摩擦。这个“网络”有效地限制了链的运动并吸收了外部应变。因此，高聚物系统变得紧密堆积，减缓了较长链的运动，并在时间尺度上与局部的分段动力学分离。这最终增强了分子间摩擦和能量耗散[2]。

研究者Yu以及其同事报告称，含有高水平（24.6 mol% 和 29.1 mol%）二苯基单元的硅橡胶在广泛的温度和频率范围内展示了改善的阻尼性能。这种增强被归因于分子链之间摩擦的增加[2]。

耐磨性的提升通过将其引入润滑剂和液压油中得以充分体现。正和硅材料提供具有广泛黏度范围的甲基苯基硅油。请密切关注，以获取更多关于产品的信息。

小结:

苯基硅油的多面性能，揭示了一幅在不同行业中产生共鸣的技术奇迹的画卷。在我们探索材料科学的复杂领域时，其在优化性能和突破技术边界方面的持久重要性显而易见。正和硅材料团队永远热爱材料科学。能到学习到基础化学如何嵌入到我们的产品中，真是令人兴奋，我们将在未来继续讨论更多内容！

如果需要更多正和硅材料苯基硅油信息，请联系sales@siliconeworld.cn。

参考文献：

[1] Huang, Yanhua, Qiuhong Mu, and Zhengtao Su. "High and low temperature resistance of phenyl silicone rubber." IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. Vol. 1048. No. 1. IOP Publishing, 2021.

[2] Yu, Fengmei, et al. "Effect of phenyl content, sample thickness and compression on damping performances of silicone rubber: A study by dynamic mechanical analysis and impact damping test." Polymer Testing 80 (2019): 106101.

[3] Tharakan, Simi Annie, and Sarojadevi Muthusamy. "The effects of long and bulky aromatic pendent groups with flexible linkages on the thermal, mechanical and electrical properties of the polyimides and their nanocomposites with functionalized silica." RSC advances 11.27 (2021): 16645-16660.

[4] Honda, Akinori, et al. "Cold crystallization and polymorphism triggered by the mobility of the phenyl group in alkyl azo dye molecules." Crystal Growth & Design 21.11 (2021): 6223-6229.

[5] Tharakan, Simi Annie, and Sarojadevi Muthusamy. "The effects of long and bulky aromatic pendent groups with flexible linkages on the thermal, mechanical and electrical properties of the polyimides and their nanocomposites with functionalized silica." RSC advances 11.27 (2021): 16645-16660.

[6] Vignollet, Y., J. C. Maire, and M. Witanowski. "Interaction between a phenyl ring and silicon atom. The nitrogen–14 nuclear magnetic resonance of nitrophenyltrimethylsilanes." Chemical Communications (London) 19 (1968): 1187-1187.

[7] Zheng, Guikai, et al. "Progress in ionizing radiation resistance modification of polymer materials." Journal of Physics: Conference Series. Vol. 2109. No. 1. IOP Publishing, 2021.

[8] Brunchi, C. E.; Filimon, A.; Cazacu, M.; Ioan, S. (2008). Properties of Some Poly(siloxane)s for Optical Applications. High Performance Polymers, 21(1), 31–47. doi:10.1177/0954008308088737

[9] Zhu, Lin, et al. "Effects of chain structure on damping property and local dynamics of phenyl silicone rubber: Insights from experiment and molecular simulation." Polymer Testing 93 (2021): 106885.

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