有機矽偶聯劑——原理、合成與套用

《有機矽偶聯劑——原理、合成與套用》是2020年4月化學工業出版社出版的圖書，作者是張先亮、廖俊、唐紅定。

基本介紹

• 書名：有機矽偶聯劑——原理、合成與套用
• 作者：張先亮、廖俊、唐紅定
• 出版社：化學工業出版社
• 出版時間：2020年4月
• 頁數：528 頁
• 定價：198 元
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝
• ISBN：9787122352019

內容簡介

本書介紹了有機矽偶聯劑（矽烷偶聯劑、大分子矽偶聯劑及矽烷偶聯劑衍生物等）的合成及套用的相關知識。具體內容涉及有機矽偶聯劑基礎知識，合成矽烷偶聯劑的基礎原料，用於有機矽偶聯劑合成的矽氫化反應及其他反應；矽烷偶聯劑的重要中間體及重要品種的合成及其特性；大分子矽偶聯劑和新型矽偶聯劑的合成和特性；有機矽偶聯劑用於有機聚合物基複合材料中的原理及套用；以及矽烷化技術在金屬表面處理中套用和有機矽偶聯劑及其衍生物在各類材料保護中的套用。

本書可供從事有機矽偶聯劑研究、生產和拓展套用領域的工程技術人員和管理人員使用，也可供大專院校相關專業師生參考。

作者簡介

張先亮，武漢大學有機矽材料工程研究中心，教授、博導，一直從事矽烷偶聯劑及有機矽產品的開發研究工作，是國內有機矽方面的主要專家之一。

目錄

第1章有機矽偶聯劑基礎知識/001

1.1有機矽偶聯劑發展簡述001

1.1.1有機矽偶聯劑產生及其發展001

1.1.2有機矽偶聯劑套用領域拓展004

1.2有機矽偶聯劑含義、命名和分類005

1.2.1有機矽偶聯劑含義005

1.2.2矽烷偶聯劑通式、命名與分類006

1.2.3大分子矽偶聯劑化學結構及類型009

1.3有機矽偶聯劑合成路線概述009

1.3.1含氫氯矽烷為原料的合成路線009

1.3.2三烷氧基矽烷為原料的合成路線010

1.3.3鹵代烴基烷氧基矽烷為原料的合成路線010

1.3.4矽烷偶聯劑為中間體的合成路線011

1.3.5大分子矽偶聯劑的製備簡述011

1.4有機矽偶聯劑的化學通性011

1.4.1矽官能團的化學反應012

1.4.2碳官能團的化學共性016

1.4.3碳官能團與矽的連線基團(—R′—)對性能的影響017

1.4.4大分子矽偶聯劑聚合物鏈的通性017

1.5矽烷偶聯劑溶液018

1.5.1中性矽烷偶聯劑水溶液018

1.5.2氨烴基矽烷偶聯劑水溶液020

1.5.3矽烷偶聯劑的非水溶液021

1.6有機矽偶聯劑生產綠色化和產業生態化022

1.6.1化學品生產綠色化和產業生態化含義022

1.6.2綠色化學、化工的基本概念024

1.6.3矽烷偶聯劑合成反應綠色化舉例025

1.6.4大分子矽偶聯劑研發有利於有機矽產業綠色化、生態化發展027

1.6.5催化劑選擇性的提高是有機矽偶聯劑生產綠色化的關鍵027

1.6.6有機矽偶聯劑生產過程連續化是降低E-因子的有效辦法027

1.6.7副產物綜合利用是間接提高合成反應原子利用率的有效途徑028

1.7有機矽偶聯劑產業可持續發展的有關研發028

1.7.1有機矽偶聯劑產業副產物循環或綜合利用的研發工作029

1.7.2有機矽偶聯劑套用技術研究可促進潛在套用領域的拓展030

1.7.3矽/醇直接反應合成烷氧基矽烷產業鏈的延伸032

參考文獻033

第2章合成矽烷偶聯劑的基礎原料/034

2.1矽及其工業生產簡述034

2.1.1矽的性質034

2.1.2矽的冶煉化學及其生產035

2.1.3工業矽國家標準038

2.2含氫氯矽烷042

2.2.1含氫氯矽烷物理化學性質042

2.2.2三氯矽烷的合成及影響因素044

2.2.3含氫甲基氯矽烷的製備046

2.3含氫烷氧基矽烷053

2.3.1含氫烷氧基矽烷的物理化學性質054

2.3.2醇解反應合成含氫烷氧基矽烷056

2.3.3直接法合成三烷氧基矽烷的國內外概況058

2.4矽/醇直接反應合成三烷氧基矽烷的產業化開發060

2.4.1矽/醇直接反應合成三烷氧基矽烷過程中的有關化學反應及其影響061

2.4.2矽/醇直接反應合成三烷氧基矽烷的工藝過程及反應裝置063

2.4.3矽/醇直接反應合成三烷氧基矽烷的催化劑066

2.4.4矽/醇直接反應合成三烷氧基矽烷的原料069

2.4.5矽/醇直接反應合成三烷氧基矽烷的助劑071

2.4.6矽/醇直接反應合成三烷氧基矽烷的分離和純化072

2.4.7矽/醇直接反應合成三烷氧基矽烷的穩定性072

參考文獻073

第3章合成有機矽偶聯劑的矽氫化反應/076

3.1矽氫化反應概述076

3.1.1自由基引發矽氫化反應077

3.1.2親核-親電催化矽氫反應077

3.1.3過渡金屬及其配合物催化矽氫化反應080

3.2過渡金屬及其配合物催化矽氫加成反應機理081

3.2.1反應過程基礎知識簡述082

3.2.2反應機理085

3.3催化矽氫化反應的過渡金屬催化劑089

3.3.1氯鉑酸催化劑體系089

3.3.2烯配位鉑催化劑體系090

3.3.3膦配位鉑催化劑體系093

3.3.4銠催化劑097

3.3.5釕催化劑097

3.3.6銥催化劑099

3.3.7其他過渡金屬催化劑100

3.3.8過渡金屬催化劑反應活性比較101

3.4配體或助劑對過渡金屬及其配合物催化矽氫化反應的影響102

3.4.1配體及其影響102

3.4.2矽氫加成促進劑104

3.4.3矽氫加成抑制劑108

3.5反應底物對矽氫化反應的影響110

3.5.1不飽和化合物結構對矽氫化反應的影響110

3.5.2含氫矽烷結構對矽氫化反應的影響114

3.6矽氫化反應在矽烷偶聯劑合成中的套用簡述116

參考文獻118

第4章氯代烴基氯矽烷/123

4.13-氯丙基氯矽烷概述123

4.1.13-氯丙基氯矽烷性質和套用123

4.1.23-氯丙基氯矽烷的合成方法125

4.2Speier催化劑催化矽氫化反應合成3-氯丙基氯矽烷的研究127

4.2.1Speier催化劑催化合成3-氯丙基氯矽烷的反應條件最佳化128

4.2.2Speier催化劑及其用於3-氯丙基氯矽烷合成的活化129

4.2.3胺對Speier催化劑催化3-氯丙基氯矽烷合成的影響130

4.2.4膦對Speier催化劑催化3-氯丙基氯矽烷合成的影響132

4.33-氯丙基氯矽烷產業化開發134

4.3.1國內用活化的Speier催化劑生產3-氯丙基氯矽烷134

4.3.2國外用活化的Speier催化劑製備3-氯丙基氯矽烷135

4.3.3Pt/C催化矽氫化反應連續合成3-氯丙基氯矽烷136

4.3.4採用催化矽氫加成反應蒸餾過程連續製備3-氯丙基氯矽烷138

4.3.5離子液體催化相用於連續合成3-氯丙基氯矽烷的裝置及工藝過程138

4.43-氯丙基氯矽烷有關合成的其他研究140

4.4.1膦配位鉑化合物催化3-氯丙基氯矽烷的合成140

4.4.2高分子負載過渡金屬配合物催化合成3-氯丙基氯矽烷141

4.4.3矽氫化反應合成3-氯丙基氯矽烷的副反應討論142

4.5氯代甲基氯矽烷146

4.5.1氯代甲基氯矽烷性質和套用146

4.5.2氯代甲基氯矽烷的合成146

參考文獻148

第5章3-氯丙基烷氧基矽烷/151

5.13-氯丙基烷氧基矽烷概述151

5.1.13-氯丙基烷氧基矽烷及其特性和利用151

5.1.23-氯丙基烷氧基矽烷合成路線述評153

5.2醇解法製備3-氯丙基烷氧基矽烷155

5.2.13-氯丙基氯矽烷醇解的實驗室工作155

5.2.23-氯丙基氯矽烷醇解工藝過程開發156

5.3矽氫化反應一步合成3-氯丙基三烷氧基矽烷159

5.3.1反應催化劑160

5.3.2副反應及其產物163

5.3.3反應條件最佳化165

5.3.4生產工藝過程簡述167

參考文獻168

第6章具矽官能團的氰烴基矽烷化合物/170

6.1具矽官能團的氰烴基矽烷化合物概述170

6.1.1具矽官能團的氰烴基矽烷化合物170

6.1.2氰基對有機矽腈化合物穩定性的影響171

6.1.3具矽官能團的氰烴基矽烷合成方法述評172

6.1.4常用有機矽腈化合物物理常數174

6.2具矽官能團的β-氰乙基矽烷化合物合成175

6.2.1矽氫加成反應合成β-氰乙基氯矽烷的初期研究175

6.2.2三元催化體系催化矽氫化反應合成β-氰乙基氯矽烷177

6.2.3二元催化體系催化矽氫化反應合成β-氰乙基氯矽烷179

6.2.4β-氰乙基烷氧基矽烷的合成182

6.3具矽官能團的氰烴基矽烷化合物反應性和物性的利用182

6.3.1利用具矽官能團的氰烴基矽烷製備矽烷偶聯劑182

6.3.2具矽官能團的氰烴基矽烷水解-縮聚合成具羧酸側基的聚矽氧烷183

6.3.3利用矽腈化合物中氰基加成反應合成含氮碳官能團的有機矽化合物183

6.3.4具矽官能團的β-氰乙基矽烷用於製備有機矽材料及其特性184

參考文獻185

第7章氨烴基矽烷偶聯劑/187

7.1氨烴基矽烷偶聯劑概述187

7.1.1氨烴基矽烷偶聯劑主要類型、通式及命名187

7.1.2氨烴基矽烷偶聯劑的物理化學特性187

7.1.3氨烴基矽烷偶聯劑的化學反應性及其利用189

7.1.4氨烴基矽烷偶聯劑的合成方法述評190

7.2氨(胺)解合成法製備氨烴基矽烷偶聯劑191

7.2.1鹵代烴基矽烷的氨(胺)解191

7.2.2氨解反應合成3-氨丙基矽烷偶聯劑的研究及產業化開發193

7.2.3常用的氨烴基矽烷偶聯劑合成及其產業化開發195

7.3催化氫化有機矽腈製備氨烴基矽烷偶聯劑197

7.3.1腈的還原反應197

7.3.2催化氫化有機矽腈製備氨烷基矽烷偶聯劑198

7.3.3氰烴基矽烷加氫催化劑及其反應操作與安全200

7.4烯丙胺矽氫化反應製備3-氨丙基烷氧基矽烷201

7.4.1矽氫化反應一步合成3-氨丙基烷氧基矽烷及其問題201

7.4.2均相配合催化烯丙胺矽氫化反應研究203

7.4.3多相催化烯丙胺矽氫化反應研究206

7.5氨烴基烷氧基矽烷為合成中間體衍生的矽烷偶聯劑208

7.5.1異氰酸烴基烷氧基矽烷偶聯劑合成及套用208

7.5.2脲(硫脲)烴基烷氧基矽烷偶聯劑合成及其套用209

7.5.3具疊氮基的矽烷偶聯劑合成及其性質210

7.5.4氨烴基矽烷為原料製備特色的矽烷偶聯劑或助劑212

參考文獻215

第8章烯烴基矽烷偶聯劑/218

8.1烯烴基矽烷偶聯劑概述218

8.1.1烯烴基矽烷偶聯劑化學結構、通式與性能218

8.1.2常用烯烴基矽烷偶聯劑物理常數219

8.1.3烯烴基矽烷偶聯劑化學反應性及其套用219

8.1.4烯烴基矽烷偶聯劑合成方法述評221

8.2熱縮合法合成乙烯基氯矽烷的研究與產業化225

8.2.1研發歷史與進展225

8.2.2熱縮合法合成乙烯基氯矽烷的影響因素226

8.2.3熱縮合法生產乙烯基氯矽烷工藝過程開發227

8.3催化矽氫化反應合成乙烯基矽烷偶聯劑研究及其工藝過程開發229

8.3.1多相催化矽氫化反應合成乙烯基氯矽烷229

8.3.2均相配合催化矽氫化反應合成乙烯基氯矽烷231

8.3.3均相配合催化矽氫化反應合成乙烯基烷氧基矽烷233

8.3.4聚合物負載金屬配合物催化矽氫化反應合成乙烯基矽烷偶聯劑237

8.3.5固載液相催化體系催化矽氫化反應合成乙烯基矽烷偶聯劑240

參考文獻241

第9章甲基丙烯醯氧烴基矽烷偶聯劑/243

9.1(甲基)丙烯醯氧烴基矽烷偶聯劑概述243

9.1.1化學結構、反應性及其利用243

9.1.2合成方法述評245

9.2催化矽氫化反應製備甲基丙烯醯氧丙基矽烷偶聯劑247

9.2.1矽氫化反應合成甲基丙烯醯氧丙基矽烷偶聯劑的原料247

9.2.2催化矽氫化反應合成甲基丙烯醯氧丙基矽烷化合物的副反應249

9.2.3催化矽氫化反應製備甲基丙烯醯氧丙基烷氧基矽烷250

9.2.4催化矽氫化反應製備甲基丙烯醯氧丙基氯矽烷及其醇解254

9.2.5製備甲基丙烯醯氧烴基矽烷偶聯劑的阻聚及其機理255

9.3相轉移催化反應及其用於甲基丙烯醯氧烴基矽烷偶聯劑的合成259

9.3.1相轉移催化反應及其催化劑概述259

9.3.2相轉移催化合成甲基丙烯醯氧烴基矽烷偶聯劑262

參考文獻266

第10章矽烷偶聯劑的其他重要品種/268

10.1環氧烴基矽烷偶聯劑268

10.1.1環氧烴基矽烷偶聯劑概述268

10.1.2環氧烴基矽烷偶聯劑反應性及其套用270

10.1.3均相配合催化矽氫化反應合成環氧烴基矽烷偶聯劑272

10.1.4多相催化矽氫化反應製備環氧烴基矽烷偶聯劑278

10.1.5高分子負載配合物催化矽氫化反應合成環氧烴基矽烷偶聯劑279

10.1.6具環氧基的SCA為原料合成新型矽偶聯劑280

10.2巰烴基矽烷偶聯劑及其衍生物281

10.2.1巰烴基矽烷偶聯劑概述281

10.2.2硫脲為原料合成巰烴基矽烷偶聯劑283

10.2.3氫硫化鈉用於製備巰烴基矽烷偶聯劑285

10.2.4製備巰烴基矽烷偶聯劑的其他方法288

10.2.5巰烴基矽烷衍生的新型矽偶聯劑289

10.3多硫烴基矽烷偶聯劑291

10.3.1多硫烴基矽烷偶聯劑概述291

10.3.2多硫烴基矽烷偶聯劑合成方法述評293

10.3.3無水溶劑中多硫化物的親核取代法製備多硫烴基矽烷偶聯劑293

10.3.4相轉移催化合成法製備多硫烴基矽烷偶聯劑296

10.3.5新型的多硫烴基矽烷偶聯劑297

10.4含季銨烴基矽烷偶聯劑298

10.4.1含季銨烴基矽烷偶聯劑化學結構及其特性和套用298

10.4.2具季銨基團的矽烷偶聯劑合成301

10.5有機矽過氧化物偶聯劑301

參考文獻302

第11章大分子矽偶聯劑/306

11.1大分子矽偶聯劑的發展過程306

11.2大分子矽偶聯劑對聚合物基複合材料性能的影響307

11.3傳統自由基聚合製備大分子矽偶聯劑317

11.4原子轉移自由基聚合（ATRP）製備大分子矽偶聯劑320

11.4.1ATRP技術引發、催化反應體系320

11.4.2ATRP技術引發、催化反應體系的發展322

11.4.3ATRP技術製備嵌段大分子矽偶聯劑324

11.4.4ATRP技術製備接枝大分子矽偶聯劑331

11.4.5ATRP技術製備星型大分子矽偶聯劑336

11.4.6ATRP技術用於無機物料表面接枝338

11.5有機聚矽氧烷主鏈型大分子矽偶聯劑338

11.6其他技術製備大分子矽偶聯劑340

參考文獻341

第12章有機矽偶聯劑在有機聚合物基複合材料中的套用原理/343

12.1有機聚合物基複合材料及其界面343

12.1.1有機聚合物基複合材料343

12.1.2有機聚合物基複合材料界面及有關性質344

12.2有機矽偶聯劑用於有機聚合物基複合材料的理論基礎346

12.2.1化學鍵合理論346

12.2.2物理吸附理論347

12.2.3界面形成可變形層或約束層348

12.3有機聚合物基複合材料中的無機物料及其表面性質349

12.3.1有機聚合物基複合材料中無機物料的表面性質349

12.3.2有機矽偶聯劑適於表面改性的無機物料及品種352

12.3.3具矽官能團的有機矽化合物在無機物料表面化學鍵合與成膜357

12.4有機矽偶聯劑在有機聚合物基複合材料界面層的作用362

12.4.1有機矽偶聯劑改善有機聚合物在無機物料表面的潤濕性362

12.4.2有機矽偶聯劑在有機/無機複合材料界面中化學鍵合365

12.4.3有機矽偶聯劑在有機聚合物基複合材料中形成互穿網路界面層366

12.4.4有機矽偶聯劑在有機聚合物基複合材料界面的其他作用368

參考文獻368

第13章有機矽偶聯劑在有機聚合物基複合材料中的套用/370

13.1有機矽偶聯劑的選擇及其使用方法370

13.1.1適用於有機聚合物基複合材料中的有機矽偶聯劑370

13.1.2矽烷偶聯劑在有機聚合物基複合材料中的使用方法372

13.2矽烷偶聯劑用於無機物料表面改性375

13.2.1概述375

13.2.2矽烷偶聯劑在無機物料表面改性中的套用376

13.3矽烷偶聯劑用於熱固性樹脂基複合材料381

13.3.1概述381

13.3.2矽烷偶聯劑在熱固性樹脂基複合材料中的套用382

13.4矽烷偶聯劑用於熱塑性樹脂基複合材料386

13.4.1概述386

13.4.2矽烷偶聯劑在熱塑性樹脂基複合材料中的套用387

13.5矽烷偶聯劑在橡膠中的套用390

13.5.1概述390

13.5.2套用進展392

13.6矽烷偶聯劑在塗料、膠黏劑和密封膠中的套用397

13.6.1矽烷偶聯劑在塗料中的套用397

13.6.2矽烷偶聯劑在膠黏劑中的套用401

13.6.3矽烷偶聯劑在密封膠中的套用405

13.7大分子矽偶聯劑的套用概述409

參考文獻410

第14章矽烷偶聯劑用於聚合物改性和功能材料的製備/414

14.1矽烷偶聯劑用於有機高分子化合物改性414

14.1.1矽烷偶聯劑用於製備端矽烷基聚氨酯414

14.1.2矽烷偶聯劑用於製備端矽烷基聚醚418

14.1.3矽烷偶聯劑用於聚烯烴交聯改性421

14.1.4矽烷偶聯劑用於丙烯酸樹脂改性425

14.1.5矽烷偶聯劑用於合成有機矽改性環氧聚合物427

14.2矽烷偶聯劑用於有機矽高分子合成428

14.2.1矽烷偶聯劑用於合成氨烴基改性矽油428

14.2.2矽烷偶聯劑用於合成環氧烴基改性矽油428

14.2.3矽烷偶聯劑用於合成(甲基)丙烯酸酯烴基改性矽油429

14.2.4矽烷偶聯劑用於合成氯烴基改性矽油429

14.3矽烷偶聯劑用於合成大分子單體430

14.3.1大分子單體概述430

14.3.2矽烷偶聯劑用在大分子單體合成中的套用430

14.4矽烷偶聯劑用於含功能基的籠型倍半矽氧烷的製備432

14.4.1籠型倍半矽氧烷概述432

14.4.2矽烷偶聯劑在籠型倍半矽氧烷製備中的套用433

14.5矽烷偶聯劑用於功能材料製備436

14.5.1矽烷偶聯劑用於酶的固定化436

14.5.2矽烷偶聯劑用於過渡金屬催化劑的固載化437

14.5.3矽烷偶聯劑用於光電功能材料的合成439

14.5.4矽烷偶聯劑用於分離材料的製備443

參考文獻446

第15章矽烷化技術在金屬表面處理中的套用/449

15.1套用概述449

15.1.1矽烷偶聯劑用於金屬表面處理的作用機理450

15.1.2用於金屬表面處理的矽烷偶聯劑品種451

15.1.3矽烷化技術相對於磷化技術的優勢452

15.2矽烷化處理工藝453

15.2.1矽烷化技術工藝流程453

15.2.2矽烷化技術工藝中的影響因素454

15.3各類金屬矽烷化表面處理實例455

15.3.1鋁合金表面矽烷化處理455

15.3.2鋼鐵表面矽烷化防腐塗層458

15.3.3鍍鋅鋼板表面矽烷化處理460

15.4矽烷塗層的結構和性能表征461

15.4.1結構和性能表征的主要方法461

15.4.2結構和性能表徵實例463

15.5有機矽烷化處理金屬表面技術的具體套用465

15.5.1在汽車行業中的套用466

15.5.2在家電行業中的套用468

15.5.3在航空航天業中的套用469

參考文獻473

第16章有機矽偶聯劑及其衍生物在材料保護中的套用/475

16.1材料保護概述475

16.1.1材料的失效及其危害475

16.1.2材料失效控制與材料延壽476

16.1.3材料保護與表面工程技術477

16.2有機矽偶聯劑及其衍生物在材料保護套用中的優勢478

16.2.1用於材料保護的有機矽偶聯劑及其衍生物主要類型478

16.2.2有機矽偶聯劑及其衍生物在材料保護中的優勢480

16.3有機矽偶聯劑及其衍生物在金屬類材料保護中的套用482

16.3.1金屬類材料保護技術要點482

16.3.2有機矽偶聯劑及其衍生物在金屬材料保護中的具體套用483

16.4有機矽偶聯劑及其衍生物在磚石類材料保護中的套用489

16.4.1磚石類材料保護技術要點489

16.4.2有機矽偶聯劑及其衍生物在磚石材料保護中的具體套用492

16.5有機矽偶聯劑及其衍生物在土質類材料保護與改進中的套用503

16.5.1土質類材料保護與改進的技術要點505

16.5.2有機矽偶聯劑及其衍生物在土質材料保護與改進中的具體套用505

16.6有機矽偶聯劑及其衍生物在混凝土保護中的套用512

16.6.1混凝土保護技術要點512

16.6.2有機矽偶聯劑及其衍生物在混凝土保護中的具體套用514

16.7有機矽偶聯劑及其衍生物在木質材料保護中的套用519

16.7.1木質類材料保護技術要點519

16.7.2有機矽偶聯劑及其衍生物在木質材料保護中的具體套用521

參考文獻527