应用有机硅化学及实验（胡庆华）

《应用有机硅化学及实验》包括理论篇和实验篇两个模块。理论篇分为五章，即绪论、有机硅化学理论基础、有机硅单体的合成、聚有机硅氧烷合成、重要有机硅产品及应用。第一章以绪论的形式介绍了有机硅化合物及有机硅化学的研究对象、发展阶段；第二章系统介绍了有机硅化学理论基础；第三、四章在第二章理论学习的基础上，结合生产实际，重点介绍了有机硅单体和聚有机硅氧烷的合成方法；第五章在前面理论学习的基础上，重点介绍了有机硅四大产品（硅油、硅橡胶、硅树脂、硅烷偶联剂）的合成、性能及应用。实验篇包括六章，即有机硅化学实验基本知识、有机硅常用催化剂的合成、小分子有机硅化合物的合成、聚硅氧烷产品的合成及制备、有机硅废弃物综合回收再利用、综合设计实验，分别对应第六～第十一章内容，实验内容源于教师的科研项目和生产实践，既注重基本技能训练，又注重创新思维和能力的培养。
本教材适合作为普通高校应用化学、材料化学、高分子材料与工程、化学工程与工艺及化学化工相关专业的专业课程教材，也适用于有机硅产业研发、生产技术人员自学参考。

有机硅材料作为现代工业和科技发展的重要支柱之一，以其优异的性能和广泛的应用领域，在国民经济和日常生活中扮演着不可替代的角色。从航空航天到电子信息，从建筑建材到纺织服装，从医疗卫生到日化用品，有机硅材料的身影无处不在。
近年来，随着科技进步和产业升级，我国有机硅产业蓬勃发展，对高素质应用型人才的需求也日益迫切。然而，传统的教学模式往往偏重理论知识的传授，而忽视了实践能力和创新意识的培养，难以满足企业对人才的实际需求。
为适应新形势下人才培养的需要，高校和企业专家组成编写团队，共同编写了这本《应用有机硅化学及实验》教材。本教材力求体现以下特色。
1. 模块化编排，注重理论与实践融合，培养学生的创新思维和实践能力。在内容编排上进行模块化设计，全书由理论及实验两大模块构成，结构清晰，层次分明，语言通俗易懂，并配有丰富的图、表和案例，方便学生理解和掌握；注重理论与实践相结合，强化知识应用，将科研与生产案例转化为实验内容，设置了丰富的实验项目，涵盖了有机硅化学的各个领域，帮助学生将理论知识应用于实践，培养学生的创新思维和实践能力。
2. 教材内容紧跟学科前沿，与时俱进，注重创新。紧跟学科前沿和工程实践，将最新成果引入教材中，如将单原子催化、光固化技术、微通道反应器、功能有机硅新材料等新技术、新设备及新材料引入教材中，引导学生在学习知识的同时，了解当前科技发展的最新动态；引进部分前沿文献实验以及通过校企合作，将企业新工艺、新材料、新技术、新设备引入实验教学中，让学生了解和掌握有机硅化学实验的新仪器、新技术、新手段，与时俱进；以学生为中心开展科研项目驱动的综合性、设计性和创新性实验，进一步提升学生的创新能力。
3. 校企合作，产教融合。本教材由高校教师和企业专家共同编写，将企业真实案例和最新技术融入教学内容，实验项目与生产实际密切结合，使学生在学习理论知识的同时，能够了解行业动态和发展趋势，提升实践能力和职业素养；将教师科研成果和企业技术创新融为一体，既能服务于教学又能服务于企业。本教材也能为行业技术人员的进一步理论学习和技术创新提供借鉴。
4. 注重将绿色化学、生态化工和安全环保理念深度融入教材内容。教材通过多维创新设计，将绿色化学（硅氢加成原子经济性反应、单原子多相催化、微通道反应、光固化技术等）、生态化工（构建有机硅循环产业链和闭环生产）、安全操作规范、环保意识培养（废弃物处理和资源循环利用）和可持续发展思想有机结合，为化学教育与科研实践提供既符合学科发展需求又顺应时代潮流的教学资源。
本书由胡庆华任主编，梁秋鸿、曹小华任副主编。胡庆华编写第二~四章及第八章中的第八节至第十六节，梁秋鸿编写第五章、第八章中第一节至第七节，曹小华编写第一及第七章，占昌朝编写第六章，邱玲编写第十一章，闵欣编写第九章中的第七节至第十二节，潘家炎编写第九章中的第一节至第六节，叶志刚编写第十章。 
在编写过程中，我们参考了大量国内外文献资料，并得到了许多专家学者的指导和帮助，在此表示衷心的感谢。
由于编者水平有限，书中难免存在不足之处，敬请广大读者批评指正。

编者
2025年7月

第一篇 理论篇 1
第一章 绪论 2
第一节 有机硅化合物 2
第二节 有机硅化学 4

第二章 有机硅化学理论基础 8
第一节 原子轨道和原子的电子构型 8
第二节 化学键 12
第三节 共价键基本理论 13
第四节 共价键属性 20
第五节 Lewis 结构式 22
第六节 共价键断裂方式 24
第七节 硅原子的结构及杂化方式 25
第八节 含硅化学键性质 26

第三章 有机硅单体的合成 30
第一节 金属有机法 30
第二节 直接法 31
第三节 硅氢加成法 33

第四章 聚有机硅氧烷合成 40
第一节 水解缩聚法 40
第二节 开环聚合法 42
第三节 催化平衡法 47
第四节 非水解缩聚法 48

第五章 重要有机硅产品及应用 50
第一节 硅油 50
第二节 硅橡胶 56
第三节 硅树脂 70
第四节 硅烷偶联剂 75


第二篇 实验篇 83
第六章 有机硅化学实验基本知识 84
第一节 实验学习的任务、目的和要求 84
第二节 实验室安全知识 84
第三节 常用仪器及设备 85
第四节 实验学习方法 91

第七章 有机硅常用催化剂的合成 93
第一节 磷钨酸盐改性白土合成固体酸催化剂 93
第二节 固体超强酸 SO24-/ZrO2 的合成及表征 94
第三节 KOH 碱性硅胶催化剂的合成 96
第四节 硅氢加成 Pt 系催化剂的合成 97
第五节 1,3-丙二氧基双（乙酰乙酸乙酯）钛酸酯的合成 100

第八章 小分子有机硅化合物的合成 102
第一节 直接法合成三乙氧基硅烷 102
第二节 有机金属化合物法合成甲基苯基二乙氧基硅烷 103
第三节 硅氢加成法合成辛基三乙氧基硅烷 105
第四节 硅氢加成法合成 γ-（2,3-环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷 107
第五节 硅氢加成法合成 1,1,3,3-四甲基-1,3-二【3-（环氧乙基甲氧基）丙氧基】二硅氧烷 110
第六节 硅氢加成法合成 γ-氯丙基三氯硅烷 112
第七节 酯化法合成 γ-氯丙基三乙氧基硅烷 113
第八节 基于水相法合成硅烷偶联剂Si-69 115
第九节 二甲基二氯硅烷水解缩聚法合成二甲基硅氧烷环体（DMC） 116
第十节 六甲基环三硅氮烷的合成 118
第十一节 甲基三乙酰氧基硅烷交联剂的合成 120
第十二节 催化平衡法合成 1,1,1,3,3-五甲基二硅氧烷 121
第十三节 催化平衡法合成甲基三（三甲硅氧基）硅烷 123
第十四节 六甲基二硅氮烷酯化水解法合成三甲基硅醇 124
第十五节 缩合法合成 1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷 125
第十六节 基于连续流微通道法合成1,1,1,3,5,5,5-七甲基-3-辛基三硅氧烷 127

第九章 聚硅氧烷产品的合成及制备 130
第一节 固体酸催化合成甲基含氢硅油 130
第二节 单端含氢硅油的合成 132
第三节 α,ω-二乙氧基聚二甲基硅氧烷的合成 134
第四节 α,ω-二（二甲基乙烯基硅氧基）聚二甲基硅氧烷的合成 136
第五节 聚醚改性硅油的合成 137
第六节 长链烷基环氧基共改性硅油的合成 139
第七节 碱催化平衡法合成 α,ω-二羟基聚甲基苯基硅氧烷 140
第八节 铂催化加成型硅橡胶的制备 142
第九节 铂催化脱氢型硅橡胶发泡材料的制备 144
第十节 脱醇缩合型双组分 RTV 硅橡胶的制备及硫化工艺 145
第十一节 脱酸型双组分 RTV 硅橡胶的制备及硫化工艺 147
第十二节 甲基硅树脂微球的制备及表征 148

第十章 有机硅废弃物综合回收再利用 150
第一节 从生产有机硅单体形成的废弃催化剂中回收 Cu 150
第二节 有机硅单体生产形成的废弃催化剂中 Si 的再利用 151
第三节 废弃聚二甲基硅氧烷催化裂解制备 DMC 153
第四节 废弃聚二甲基硅氧烷与 TEOS反应制备二甲基二乙氧基硅烷 154

第十一章 综合设计实验 156
第一节 高温硫化硅橡胶的制备及力学性能测试 156
第二节 双组分室温硫化硅橡胶的制备及力学性能测试 157
第三节 光固化硅树脂的制备及光固化工艺研究 158
第四节 有机硅表面活性剂的合成及表面活性测试 160
第五节 含氨基有机硅乳液的制备及应用 161


参考文献 164