有机硅之父：基平

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基于硅元素的无机非金属材料也有它自身的致命缺点：韧性差，易碎裂；话说有机高分子材料也存在一些缺点：易老化，不耐高温。如果能把有机高分子和硅结合到一起，那将是比较完美的材料。

硅氧链和碳基有机官能团结合。

1901年，英国化学家基平用格尼亚试剂和四氯硅烷反应，生成甲基氯硅烷和苯基氯硅烷，然后水解缩合，得到了第一个有机硅聚合物：聚二苯基硅氧烷，有机物苯环和无机物硅氧链终于结合在一起了。基平当时对高分子聚合物还不甚了解，他认为其中可能含有酮基，所以把这种聚合物叫做：硅酮，并用silicone来命名这种新材料，（-one是酮基的意思）这一称呼一直延续到现在。

有机硅之父：基平

20世纪30年代，美国最大的化学公司陶氏化学（也称道化学）和最大的玻璃公司康宁公司同时对新兴的有机硅材料看好，并组织团队开展研究。1943年，这两家公司出资成立了一家合资公司——道康宁，专业从事有机硅材料的生产和研发，在这家公司身上，体现了玻璃和有机物的完美结合。道康宁一直是有机硅领域的领导者，有如电子消费品里的苹果，一直被模仿，从未被超越。

笔者拜访美国道康宁公司总部时的街拍，道康宁技术保密级别很高，方圆一公里内不可以拍照，我只好在比较远的地方“偷拍”了。

有机硅似乎对很多人来说是比较神秘比较高精尖的东西，我将作为一个在有机硅行业9年的从业者，将尽我所能将有机硅说的清楚展示给大家。

有机硅最基础的原材料有三种：金属硅、甲醇和氯化氢，先让甲醇和氯化氢反应生成氯甲烷（CH3Cl），然后让硅和氯甲烷反应，得到的主要产物有甲基三氯硅烷（Si CH3Cl3）、二甲基二氯硅烷（Si（CH3）2Cl2）、三甲基氯硅烷（Si（CH3）3Cl）和四氯硅烷（Si Cl4）。

将这些氯硅烷水解，就得到了各种硅醇，将氯硅烷中的氯原子（Cl）换成羟基（OH）就可以了。这些羟基都有反应性，它们的反应性加上硅原子的四方向特性造就了有机硅的千变万化。

有机硅的基础流程

三甲基氯硅烷被称为M单元，它只有一个活性基团，另外三个甲基（或者其他烷基）是没有反应活性的，因此它经常被用来放在硅氧链的两侧，做封头剂。

M单元，做封头剂

二甲基二氯硅烷被称为D单元，它有两个反应基团，它可以帮助硅氧链往两侧延伸，所以可以做扩链剂；也可以自己首尾相连，形成环状。

D单元，做扩链剂，是硅氧链的主干

甲基三氯硅烷，T单元，它有三个反应基团，所以它可以帮助形成三维的空间网状结构，做成坚硬的硅树脂。

T基团，起交联作用

四氯硅烷（Q）用的比较少，因为甲基三氯硅烷已经够用了。

好了，现在我们已经有了四种基本的单元，我们把他们依次简称为：M、D、T、Q，有了这四种基本单元，经过排列组合，还加上引入其他基团，我们可以搭出几乎无限种可能的结构，这种数字可能不亚于有机物的种类。

有机硅的四种最基础单元：M、D、T、Q

有机硅特性的奇妙一方面来自它无穷尽的排列组合，另一方面也来自硅氧链的神奇。

碳碳键的键能是85千卡/摩尔，而硅氧键的键能是117千卡/摩尔，因此硅氧键比碳碳键更加稳定。

碳碳键虽然键能较强，却比较僵硬，不容易转动，它的转动能量高达3.3千卡/摩尔，相比而言，硅氧键则灵活了很多，只有0.2千卡/摩尔。

碳碳键长0.154纳米，键角为112度，而硅氧键长0.164纳米，在硅氧链中，硅氧键和石英晶体中的硅氧键不一样，它的键角达到了130度。也就是说，硅氧键又长，又扁。

灵活的硅氧链

最常见的有机硅就是二甲基硅油，因为它的两端都是用M单元甲基封端的，故而得名。根据聚合度，它的硅氧链最短可以只有两个M单元，很容易挥发；也可以用D单元不断扩链，做到5000-10000的聚合度，这个时候它的表观粘度已经达到500万-3000万了，已经如同一团橡皮泥。

它的结构如下图所示，无机的硅氧链主干很灵活，可以随意转动，有机的甲基们朝向疏水端，表现出极低的表面张力。它就像一根意大利面条，有弹性，很光滑，还不容易打结。

一根“意大利面条”：二甲基硅油的硅氧链

二甲基硅油只是最普通的有机硅化学品，有机硅实在太奇妙，形态各异：它可以比水流动性还好，也可以比蜂蜜、沥青还要粘稠，甚至可以做成橡皮泥那样的橡胶；它可以像海绵一样软，也可以像石英一样坚硬；它可以做成粘合剂，也可以一点都不粘，还能帮助离型；它可以很亲水，也可以很疏水；它可以表现的很亮光，也可以做成亚光；它可以做成绝缘，也可以帮助传热导电；它可以用来发泡，也可以用来消泡……

截至现在，人类还没有发现过天然的有机硅，因此我们可以暂时宣布有机硅是人类自身智慧的结晶，在有机硅身上，科学家们简直发现了另一个世界。下两个章节，我们就带你进入这个奇妙的新世界。

自然界不存在的有机硅材料，带我们进入另一个世界。

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