反应控制难度大
反应条件苛刻:聚硅氮烷的合成通常需要在严格控制的温度、压力和气氛条件下进行。例如,一些合成方法需要在高温、高压以及惰性气氛(如氮气、氩气)保护下进行,以避免反应物与空气中的氧气、水分等发生副反应,这些苛刻的条件对反应设备的要求极高,且操作过程复杂,需要精确的控制和监测。
反应进程难控:在氨解等反应中,反应速度快,难以精确控制反应的进程和程度。若反应时间过长或温度过高,可能导致产物过度反应,生成不需要的副产物,影响产品的纯度和性能;若反应时间过短或温度过低,反应则可能不完全,原料转化率低,产率不高。
产物结构调控不易:要合成具有特定分子结构和性能的聚硅氮烷,如特定的分子量、分子量分布、分子链形状和官能团分布等,具有较大难度。因为聚硅氮烷的合成反应往往是复杂的自由基反应或离子型反应,受到多种因素的影响,很难按照预期的方式进行分子结构的精确构建。
原料及纯度问题
原料纯度要求高:聚硅氮烷的合成对原料纯度要求极为严格。硅卤化物、氨或胺、硅氢化合物等原料中的杂质可能会参与反应,生成杂质产物,或者影响反应的进行,导致产物性能下降。例如,原料中微量的水分可能会使硅卤化物发生水解反应,生成硅醇等杂质,进而影响聚硅氮烷的结构和性能。
特种原料获取难:一些聚硅氮烷的合成需要使用特种有机硅单体,这些单体的合成工艺复杂,生产成本高,且供应渠道有限,难以满足大规模生产的需求。同时,不同应用场景对聚硅氮烷的功能有多样化需求,需要使用不同的特种单体来进行合成,这进一步增加了原料获取的难度。
分离与纯化复杂
副产物难分离:聚硅氮烷的合成反应除了生成目标产物外,还会产生大量的副产物,如氯化铵、胺盐等。这些副产物与聚硅氮烷的物理化学性质较为相似,分离难度大。传统的分离方法如过滤、蒸馏、萃取等往往效果不佳,需要采用高效液相色谱、凝胶渗透色谱等复杂的分离技术,增加了生产成本和生产周期。
产品纯化不易:即使经过初步分离,聚硅氮烷产品中仍可能残留少量的杂质和未反应的原料,这些杂质会影响聚硅氮烷的性能和稳定性。要获得高纯度的聚硅氮烷产品,需要进行多次纯化操作,如重结晶、柱层析等,这不仅操作繁琐,而且会导致产品收率降低。
稳定性与储存问题
化学性质活泼:聚硅氮烷对水、热、氧、极性化合物等具有极高的反应活性。在储存和运输过程中,容易与空气中的水分和氧气发生反应,导致分子结构发生变化,性能下降。例如,全氢聚硅氮烷在空气中容易吸湿水解,使硅氮键断裂,影响其作为陶瓷前驱体的性能。
储存条件要求高:为了保证聚硅氮烷的稳定性,需要在低温、干燥、惰性气氛等严格的条件下储存和运输。这需要专门的储存设备和运输工具,增加了生产和物流成本。而且,即使在严格的储存条件下,聚硅氮烷也可能会随着时间的推移而发生缓慢的变质,保质期较短。
室温固化聚硅氮烷,请查看
IOTA 9150, IOTA 9150K.
高温固化聚硅氮烷,请查看
IOTA 9108,
IOTA 9118.