铂光催化硅氢加成反应的动力学及应用研究

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硅橡胶、硅树脂等有机硅聚合物因其优异的性能被广泛地应用于电子运输、建筑、汽车和航空航天等领域。目前,工业上应用最广泛的方法是使用铂催化剂在室温或高温的条件下,通过硅氢加成反应来制备。但该方法耗时长、耗能大。近年来,在可持续发展的趋势下,光聚合方法及紫外光固化技术因其快速、高效、节能和环保等优点引起了广泛的关注。本文研究了紫外光诱导铂催化剂催化硅氢加成反应的动力学以及应用研究。其主要结论为:五种铂催化剂当中,三甲基(甲基环戊二烯基)铂[(Me?Cp)PtMe3]与乙酰丙酮铂[Pt(acac)2]两种铂催化剂可以在短时间内通过紫外光的诱导催化硅氢加成反应,且(Me?Cp)PtMe3比Pt(acac)2具有更好的光催化效果。(Me?Cp)PtMe3体系可获得更高的转化率与反应速率;硅橡胶具有更高的热稳定性、力学性能、更高的玻璃化转变温度和储存模量。对两种铂催化剂体系进行的后固化研究发现,发现后固化过程可在无光照的条件下有效高硅氢加成反应的转化率,且最终转化率为初始转化率的两倍。此外,本文对多种稠环芳烃类光敏剂对(Me?Cp)PtMe3的敏化作用进行了研究。其结论为:萘对(Me?Cp)PtMe3具有很好的敏化效果。萘的加入可使(Me?Cp)PtMe3的量子效率高24.8%;反应表观活化能由35.6kJ/mol降至30.9kJ/mol;反应转化率由70%高到100%;所制备的硅橡胶具有更加优异的热稳定性、力学性能、储存模量和更高的玻璃化转变温度。此外,用(Me?Cp)PtMe3/萘进行紫外光诱导催化的硅氢加成反应,可在更短时间内用于制备复杂形状的光刻制品。通过对光催化硅氢加成底物的系统研究,探究了乙烯基硅油(PDMS?Vi)(粘度、乙烯基硅油乙烯基的分布)、含氢硅油(PMHS)(含氢量、添加量)对反应的动力学以及硅橡胶的性能影响规律。
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