有机硅高分子及其生活与工业应用
关键词：有机硅，高分子，产品应用，结构性能
概述
有机硅高分子是分子结构中含有元素硅，且硅原子上连接有有机基的聚合物。
其在工业上是首先得到应用的元素高分子，也是有机高分子中发展最快的一只。
在工业产品上，例如航空航天，电子电气，机械，交通运输等方面，因其有机硅产品有耐高低温，耐老化，电气绝缘，难燃等独特的性能1，故有机硅高分子在工业方面得到广泛应用。
同样的，在生活领域中，有机硅高分子也有着不可低估的应用，例如我们日常生活中的有机硅织物整理剂，有机硅粘结剂等品种繁多的生活用品，而且有机硅高分子在生活中的渗透越来越深。
有机硅高分子的发展简史
众所周知，地壳中硅的含量为25.8%，是地球表面非金属元素含量第二的元素，仅次于氧（49.5%）2，然而自然界的硅是以无机硅化合物的形式存在，像岩石，沙粒，水晶等，都是大量的无机硅化合物的集聚体。
而我们工业和生活中得到广泛应用的有机硅高分子在自然界是不存在的，必须要人工合成，所以，有机硅高分子是一种合成高分子。
而人类史上合成的第一个有机硅化合物是四乙基硅烷3，但是那时真正的有机硅化合物工业生产制造理论与实践却没有得以产生。
直至1904年Kipping在有机硅化合物领域中作出深入工作，成功制备了有机氯硅烷4，但是Kipping却忽略了有机硅化合物中很重要的反应—聚合反应，但是后人Dilthey对此作出深入研究，合成了六苯基环三硅
氧烷，得到第一种环状聚硅氧烷5，有力的推动了有机高分子的合成发展。
进入20世纪30年代后，有机硅高分子的工业得到迅速发展，各种有机硅产品如雨后春笋般冒出，人们的生活中也逐渐被渗透有机硅高分子这一具有诸多优势的化合物。
有机硅高分子产品的应用
以已经在生活与工业得到广泛通用的硅油为例。
硅油是以Si—O—Si 为主连具有不同黏度的线型聚有机硅氧烷，在室温下是油状物。
在机械工业中，常用做机械设备的润滑剂，机械加工的脱模剂，汽车的刹车油，离合器的工作油等等6。
由于其耐高低温的特性不为以前常用来当做润滑剂的矿物油所比，故其在高低温的工作环境中发挥润滑性能更为出色，现已逐步代替矿物油成为润滑工具的主力军。
另外，硅油的介电性能与粘性受温度影响较小，所以是电子电气工业中很好的电绝缘材料，比如在电容器和变压器中使用的多氯联苯被发现有致癌性7，所以硅油因其电绝缘性能好，无毒无污染的优良特性，取代了多氯联苯成为电容器与变压器的首选油。
在化工上，硅油可以作为涂料，橡胶，塑料中的添加剂，根据需要，可以在涂料中添加少量硅油，使涂料的颜色不起皱，增加了鲜艳性，改良了延展性，起到了消泡作用。
在日常生活中，硅油常用作我们生活中经常使用的皮肤护理制品的添加物，其作用是能提高化妆品对皮肤的润湿与延展性，起到护肤，保护皮肤的作用，在口红中添加硅油，能改进口红颜色的分散性，提高延展性和使用的舒适度。
在剃须膏中加入少量硅油，可以增强皮肤与刀刃的润滑度，提高皮肤的舒适度8。
除了上述的应用外，有机硅
高分子的产品—硅油还有很多各种各样的应用，是我们工业与生活中不可缺少的化学物质。
有机硅高分子的结构与性能分析
通常我们指的有机硅高分子一般是聚硅氧烷，聚硅氧烷是硅原子与氧原子交替连接组成的稳定结构的高分子，基本结构单元是—Si—O—，而另外与硅原子相连的是各种有机基团，如甲基，乙基，苯基等。
从结构上分析，有机硅高分子是半有机，半无机结构一类的高分子化合物，它们是兼有有机聚合物和无机聚合物的特性9。
因此，从性能上分析，这类有机高分子有许多独特之处，具有耐高低温，耐气候老化，电气绝缘，耐臭氧，憎水，难燃，生理惰性等许多优异性能，这些性能不为其他材料所及，甚至有的还具有耐油，耐溶剂，耐辐射的性能。
再从价键的结构分析有机硅高分子的硅氧键，硅氧键的键能很大，高达451KJ/mol，所以一般条件下硅氧键很稳定。
而硅氧硅键长较长，键角较大，这使得硅氧之间容易旋转，对侧基转动的位阻较小，硅与氧的电负性差别大，为1.7，硅氧键有50%的离子性10，虽然硅氧键一般情况下是比较稳定，但是在强酸与强碱的作用下特别是高温下容易被打断。
硅碳键是组成聚硅氧烷的主要侧基，也是有机硅高分子的重要结构之一，它赋予聚硅氧烷以有机的性质，故有必要对硅碳键进行必要的分析。
硅碳键的键能和键长与侧基的长短有关，如果侧基是甲基，则硅碳键的键能较大，大约368KJ/mol11。
若侧基为乙基或者更长的集团，则硅碳键的强度就要减弱，而且容易氧化。
硅氧键的键长较长，甲基
能围绕硅碳粥自由旋转。
如果硅氧键太长，硅与碳上的P原子难于交界，故硅氧双键不稳定，难于形成。
从上述的结构分析可得，由于有机硅高分子的键能很大，所以热稳定性是有机硅高分子的特殊性能，再加上复杂的分子交错结构，形成了有机硅高分子具有许多优越而独特的性能。
个人对有机硅高分子的贡献总结
硅元素作为地壳中含量第二的非金属元素，其结构与功能应用上已经得到很大程度的开发，有机硅高分子的一只就是例证。
但我认为，有机硅高分子还有很大的发展潜力，现在我们工业与生活中应用的有机硅高分子只是其能被人类研究与应用的结构体现，还有复杂的有机硅原子与其他元素连接组合，如卤元素等，尚未被人类了解与应用。
但不可否认，现在有机硅高分子正不断取代旧的有污染，有毒的物质，发挥它独特而优良的性质。
如聚硅烷特殊的电子光谱，热致变色，光谱烧孔，光导电性等独特性能，有望成为新一代的磁性材料。
我对有机硅高分子的广阔前景感到一片光明，相信未来的工业生产与生活应用中能占有有机硅高分子的一片天地。
1V. V. Zhil'tsov,V. M. Kazakova,eds”Structureof organosilicon compounds”Journal of Structural Chemistry,1957(8),pp12~13
2 G. F. Pavelko; É. G. Rozantsev”Organosilicon iminoxylpolyradicals” Journal of Structural Chemistry, 1967(11),pp24~25
3 I. Yu. Kokoreva; Ya. K. Syrkin,eds” Dipole moments of certain organosiliconcompounds”Journal
of Structural Chemistry,1967(2),pp56~74
4 Masayoshi Itoh”History of organosilicon” Crystallography Reports,1988(3),pp77~78
5Masayoshi Itoh”History of organosilicon” Crystallography Reports,1988(3),pp35~67
6V. V. Zhil'tsov,V. M. Kazakova,eds”Structureof organosilicon compounds”Journal of Structural Chemistry,1957(8),pp45~47
7 Gilles Sèbe;Michael A. Brook”Industrial application of organosilicon”Polymer
Mechanics,1998(9),pp98~110
8D. N. Andreev”Synthesis and properties of organosilicon”Kluwer Academic Publishers-Plenum Publishers,1988(12),pp34~56
9V. V. Zhil'tsov, V. M. Kazakova,eds” Structureof organosilicon compounds”Journal of Structural Chemistry,1957(8),pp67~78
10V. V. Zhil'tsov,V. M. Kazakova,eds”Structureof organosilicon compounds”Journal of Structural Chemistry,1957(8),pp34~67
11M. F. Shostakovsky,D. A. Kochkin”Synthesis and reactions of oxygen-containing organosilicon compounds”Bulletin of the Academy of Sciences of the USSR Division of Chemical Science,1988(7),pp78~45。
