基礎材料|專業解讀|鉑催化劑在有機矽行業的應用及曆史

        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20年以上曆史,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。

鉑金催化劑是用途廣泛的貴金屬催化劑之一,貴金屬的資源稀缺性決定了其價格昂貴,但其獨特的物化性能又決定了在多種催化反應中不可替代。鉑金催化劑主要是以氯鉑酸貴金屬為主要原材料的鉑金催化劑,采用金屬網、鉑黑或把鉑載於氧化鋁等載體上。

最大量的鉑金催化劑是用於汽車尾氣淨化係統的三效轉化器。燃料電池電極催化劑、石油化工中的催化重整選擇加氫,以及各種精細化學品的合成都大量依賴於高效的負載型鉑、鈀等貴金屬催化劑。鉑金催化劑避免了有機錫、過氧化物等汙染源,是一種高效環保的催化劑。

鉑金催化劑在有機矽中的應用

由於鉑金催化劑催化效率高,可以抑製Si-Vi和Si-H反應過程中伴隨發生的副反應,避免了黑色物質的生成,克服了其它催化劑使用中產品出現發黃或變黑現象。因此可以製備高透明製品,透明度可以超過日本、美國、歐洲等國外同類產品。

由於鉑金催化劑具有如此高的作用,因此在應用於液體膠、混煉膠的成型上作用很大。

專家解讀-我所認識的鉑催化劑在有機矽中的應用

氯鉑酸,是最早在有機矽中使用的鉑催化劑,現今依然在有機矽行業中寶刀不老。

氯鉑酸(異丙醇溶液),最早是的John Speier發現在矽氫加成中的催化作用(三氯氫矽、甲基二氯矽烷與烯烴加成反應),因此,氯鉑酸又叫Speier催化劑。基於對發現者的尊重,我下麵均以Speier催化劑稱謂。

Speier催化劑,最簡單的合成方式:氯鉑酸溶於異丙醇。注意,我用的是“合成”,因為,異丙醇在這裏其實具有配位作用,並不是簡單的溶解,此後也有用其它,比如四氫呋喃等等配位的。

氯鉑酸的簡單合成方式:鉑溶於王水。通常有機矽行業人士是購買現成的,就我使用經驗看,來源不同,質量有差異。不過,一般來說,隻要純度夠高,均可以使用。

或許是Speier催化劑的固有不足,Willing David N( US3419593,1968) 和Karstedt B (US3775452,1973)對這個催化劑進一步做了改進,也就是以乙烯基四甲基二矽氧烷替代異丙醇類絡合劑,得到的催化劑穩定性更好,與有機矽聚合物相容性更佳,催化效率更高(多數情況下)。

按照道理,Willing比Karstedt發明專利發表的更早,但從這兩個專利來看,很明顯Karstedt做的更科學,一是指出了烯基四甲基二矽氧烷的絡合作用,二是將堿性物質(碳酸鈉)用於這個催化劑的合成。從理論和實踐上,Karstedt更勝一籌,從專利發表時間看,不知道Karstedt是不是受到了Willing的啟發。實驗中,Willing是120℃下將二烯基四甲基二矽氧烷與氯鉑酸反應,而Karstedt是在碳酸鈉輔助下,70℃左右,二烯基四甲基二矽氧烷與氯鉑酸(鹽)反應。就我對比,Willing方法,容易出現鉑黑,產物少,而Karstedt方法,收率高,產物穩定,操作重現性不錯。

 

此後,這個二烯基四甲基二矽氧烷鉑絡合物,被稱作Karstedt催化劑,大概就是基於上述因素,也可能是商業因素。也有叫做Willing-Karstedt催化劑。


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