科普文揭秘：从粉丝数据看行业规模，有机硅你了解多少？

科普文揭秘：从粉丝数据看行业规模，有机硅你了解多少？

自从我开始在这个公众号上发一些科普文章之后，我发现从粉丝的数据中可以了解到很多有意思的东西。比如长三角和珠三角是最受欢迎的地方，这个就不用我说了。但是从业人员的性别比例是9:1，粉丝从200到3000一直都是这个比例，很神奇。另外，从发几篇关于UV的文章之后的阅读量和粉丝增长来看，从事UV行业的人数估计只有环氧和PU的20%，甚至更少。这是我以前不知道的。现在我再发几篇关于硅胶的文章，看看这个行业到底有多大。

因为近年来芯片产业陷入瓶颈，国内各种科普文章、短视频已经把硅介绍得比较透彻，但对于硅，可能只有有限一部分人熟悉。

首先，如果一个东西被称作“有机X”，那么这个X在正常情况下一定是无机物质，比如PU中常用的有机锡，就是锡直接和烷基连接的结构。

接上烷基后，无机物可以变成液体，而且能很好地溶解于有机物中，同时又保留了部分原有的无机性质，可谓一举两得。类似的例子还有燃烧弹中的三丁基铝、汽油中的四乙基铅，以及能穿透手套和皮肤致人死亡的二甲基汞。

但硅在任何状态下都是比较惰性的物质，除非和非常活泼的元素结合，比如氟、氯等。所以即使有些硅化合物有活性，也不是硅的问题，而是受其他因素影响（这并非是讽刺董卓）。但硅和烷基结合后的硅烷化学性质和不含硅的纯烷烃基本一样……所以纯粹的“四X基硅”几乎没有意义。

然而，在Si和C之间插入一个氧形成烷氧基将产生具有完全不同性质的硅氧烷（也称为硅酸盐）。

这个东西是四氯化硅和乙醇反应得到的，遇水乙醇就掉下来，水接替，变成四羟基硅，也就是原硅酸，原硅酸不稳定，硅醇脱水最后变成二氧化硅。

这个反应的意义也是有限的，毕竟把Si变成沙子不需要那么长的弯路，不过把这种硅酸盐和上面说的硅烷结合起来，就可以玩出很多花样了。

所谓键合在一起，就是指一个Si上既有烷基，又有烷氧基。因为一个Si上只能有且必须有四个键，所以烷基和烷氧基的总数就是4个。如果写成通式的话，就是这样的

前面提到，当X=0时，性质与纯烷烃相似，所以对于一个有用的结构，X只能是12 3 4，R是相应的3 2 1 0

X值不同的结构都有对应的字母，X=1为M（mono），2为D（di），3为T（tri）。化学硕士以上学历的人应该对这三个很熟悉，但是4不是tetra，而是Q，大概是为了和3区别开来。这四个字母以后可以简单明了的体现在有机硅下游产品的结构上。

简单来说，二者结合后，烷氧基起到反应活性、连接Si原子的作用，而烷基起到修饰Si原子、“占坑”的作用。因此，X值越大，有机硅的官能度越高，反应后的交联度也越高。

以下是四种结构：

Q：在硅胶工业中只能作为交联剂使用；然而在一些与二氧化硅有关的合成中，Q却是一种不可缺少的原料。

T：在硅胶行业主要起交联剂+催化剂的作用，在非硅胶行业则是著名的偶联剂。

这个和环氧、PU、UV很熟悉，就不详细解释了。还有一个用途就是做表面处理，严格来说不是很合适，下面详细说一下。

（顺便说一下，硅胶之所以被归类为QTDM，是因为与其相连的有机物也可以带有官能团，所以如果单纯用官能团的数量来表示，很难分辨上面的KH550是1官能团的还是3官能团的。）

D：Q 是四官能团，T 是三官能团，所以当它们相互反应时，会形成交联结构。至于 D，因为它是双官能团，所以它们可以相互反应得到聚合物中常用的线性结构。最常见的结构如下

上面提到了，其中两个D是硅氧烷，另外两个是烷基，甲基是最常见的烷基，所以上面的结构就叫做“聚二甲基硅氧烷”，英文是Poly，缩写为PDMS。由于它们大多以油状液体的形式存在，所以业界称之为硅油。

硅油是硅胶行业中最大的分支，种类繁多，若要详细讨论则需要一篇甚至两篇文章，因此在此就不多介绍了。

M：只有一个硅氧烷，所以是单官能结构。除了一些有机硅化学反应外，基本不用于其他行业。但在矿物填料的表面处理方面非常有效。

矿物填料一般都是硅酸盐、铝酸盐组成，所以表面都有氢氧化物（我好多年没用过这个术语了）。用硅氧烷做表面处理其实就是让烷氧基和氢氧化物发生反应，脱去一个醇分子然后连在无机矿物表面。（所以硅氧烷只能用来处理金属氧化物等矿物材料，不能用在金属塑料上）

因为这种表面处理的目的一般是为了让无机物质与聚合物的亲和力更强，所以按理说，使用单官能团的M的效果要远好于三官能团的T，毕竟表面处理的目的是为了有更多的有机基团。

但是因为M的种类不多，而且M基本都是三个纯烷烃连在Si上，所以当需要连接活性有机基团时，还是要用T结构的偶联剂（其实D结构的偶联剂也有，但是不多），这也是无奈之举。不知道有没有人开发过带活性基团的M结构，也就是把上面的550改成一个烷氧基和三个氨丙基（或者其他结构）。

今天关于硅胶的结构就讲到这里，下次再讲硅胶的反应。