基础材料 | 淺談鉑金催化劑!

康達科技集團(Qanta Group)是全球領先的有機矽解決方案供應商之一,致力於提供個性化的有機矽解決方案。其擁有從金屬矽到特種有機矽材料的全方位產品供應鏈。主要業務為特用化學品技術及特殊SILICONE與複合材料相關應用製程技術材料開發、設計、銷售。目前已有18年以上歷史,與全球500強企業有合作銷售經驗,是一家集科研,開發,生產及銷售為一體的國家級高新技術企業,擁有國際化品質,技術和管理及提供一條龍Silicone材料應用整合。公司擁有廣泛的銷售和研發網絡,可提供有利於未來可持續發展的創新技術和基於市場需求的解決方案。主要經營產品產品包括單體、甲基矽油、乙烯基矽油、含氫矽油、RTV-2室溫灌注模具膠、人體模型膠、LED封裝膠、電源封裝膠、商標膠、胸墊膠、密封膠等。

 

矽氫加成反應是指含有矽氫鍵的有機矽化合物跟含有不飽和鍵的化合物在一定條件下發生的加成反應,是形成矽碳鍵的主要形式,是有機矽化學中最基礎也最重要的反應類型之一。不飽和鍵可以是碳碳雙鍵、碳碳三鍵、碳氧雙鍵以及碳氮雙鍵等。其中,矽氫鍵跟碳碳雙鍵進行的加成反應是有機矽工業中最常見的矽氫加成反應,是眾多加成型有機矽產品的核心反應。

矽氫加成反應反應物官能團

 

對於矽氫加成反應而言,除了矽氫化合物跟不飽和化合物,催化劑是其不可或缺的一個組分,起著加快反應速度、縮短反應時間以及降低反應溫度的作用。矽氫加成反應的催化劑,主要是元素週期表中Ⅷ  族過渡金屬元素鉑、鈀、鎳和銠等的化合物及其絡合物,其中鉑催化劑催化活性最高,應用最為廣泛。
用於催化矽氫加成反應的鉑催化劑,主要分為均相催化劑和非均相催化劑。其中,均相催化劑和反應物同處於一相,沒有相界面存在,在矽氫加成反應中,均相催化劑一般指液體催化劑。均相鉑催化劑主要有三種:第一種是將氯鉑酸(2  PtCl  6  ▪6H  2  O       )溶解到乙醇、異丙醇以及四氫呋喃等有機溶劑中,讓其相互作用形成配合物,稱為“  Speier  催化劑”,這種催化劑製作簡便快捷、使用方便;第二種類型的鉑催化劑是鉑與乙烯基雙封頭的絡合物,稱為卡斯特催化劑(Karstedt  s catalyst  ),其反應活性高,能穩定地儲存,且與各類型聚矽氧烷的相容性好,是加成型有機矽離型劑中應用最為廣泛的催化劑;第三種類型的鉑催化劑,是氯鉑酸除了和另外一些不飽和化合物形成絡合物,還與酮類、環戊二烯、酯類、醇類、冠醚、含雜原子冠醚以及聚矽氧烷等形成絡合物,用作催化劑。

 

卡斯特催化劑結構式

 

 

均相鉑催化劑具有較高的活性及反應選擇性,但是由於跟反應物處於同一相中,反應完成後難以分離,不能重複利用,因此成本較高,同時可能會帶來重金屬離子污染。因此,科研工作者將均相催化劑固載化製成非均相催化劑。所謂均相催化劑的固載化,就是把均相催化劑以物理或化學方法使之與固體載體相結合,而形成一種特殊的催化劑。非均相鉑催化劑跟反應物屬於不同相,常見形式為固態催化劑催化液態混合反應物發生矽氫加成反應。

  矽氫加成反應的非均相催化劑主要分為兩種,傳統的非均相鉑催化劑和高分子金屬絡合催化劑。其中,傳統的非均相催化劑是將過渡金屬吸附在炭黑、氧化鋁等無機粒子上形成的,這類催化劑穩定性較高,可以回收循環利用,但是催化活性跟選擇性較低,反應過程需要較高的溫度和壓力。高分子金屬絡合催化劑由高分子載體、鍵合在載體上的配位基以及過渡金屬三部分組成。總體而言,非均相催化劑雖然具有高穩定性、可回收重複利用的優點,但由於其活性和選擇性較低,同時製備過程比較複雜,再次使用時催化活性降低,因此其應用受到一定的限制。

有許多物質都能讓鉑金催化劑“中毒”,導致其催化活性降低甚至失去活性。例如含氮、磷、硫等元素的有機物和含錫、鉛、汞、鉍、砷等重金屬的離子性化合物。因此在鉑金催化劑的使用過程中需要格外注意,避免鉑金催化劑接觸到這些能使其中毒的物質。鉑金催化劑的種類跟形態較多,因此在應用過程中,要根據反應體系的特點,選擇合適的鉑金催化劑,才能取得最好的催化效果。

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