米乐m6官方网站[会长：中钵良二]（以下简称“AIST”）催化化学聚变研究中心杂原子化学团队特别研究员、AIST、Masayasu Igarashi、流动化学团队首席科学家、Shigeru Shimada、研究组组长、Kazuhiko Sato、研究中心主任正在研究新能源和产业技术开发组织的一个项目[主席：古川和夫]（以下简称“NEDO”）硅胶等等有机硅材料的主要组成部分聚硅氧烷的结构。
近年来，人们对高功能、高性能、高耐热性的有机硅材料的需求不断增加，因此需要能够合成结构精确控制的聚硅氧烷的技术。在这次开发的方法中环状三硅氧烷作为原料，水聚合引发剂，使用胍，一种高碱性有机化合物，作为催化剂聚合反应因此，可以通过简单的操作合成具有受控分子量和双末端结构的聚硅氧烷，而这在传统方法中难以合成或复杂。凭借这次开发的技术，弹性体等高功能、高性能有机硅材料并且凝胶会加速。
该结果详情可参见英国皇家化学学会2018年2月19日（当地时间）出版的学术期刊化学科学（DOI：101039/c7sc04234e）
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| 一种简单的新合成技术，可以同时控制聚硅氧烷的分子量和末端结构 |
有机硅材料具有聚乙烯、聚苯乙烯等碳基高分子材料所不具备的优异的耐热性、耐寒性、耐光性、电绝缘性。脱模性，具有防水等物理特性。利用这一点，它以油状或橡胶弹性固体的形式用于各种产品，从洗发水、化妆品、厨房用具和隐形眼镜等日常产品，到节能环保轮胎、LED灯泡和太阳能电池模块等高功能产品。
对有机硅材料所需的性能水平逐年提高，迫切需要超越现有有机硅材料性能的方法。其中之一是精确控制聚硅氧烷的分子结构，聚硅氧烷是有机硅材料的主要成分。聚硅氧烷由硅原子（Si）和氧原子（O）组成硅氧烷键 (Si-O-Si)目前的聚硅氧烷制造方法很难均匀、精确地控制分子结构。因此，通过精确控制结构，有望发挥出未知有机硅材料的性能。
AIST 正在致力于开发可自由形成硅氧烷键的技术，以开发功能性有机硅化学品的制造工艺。目前代表性的聚硅氧烷合成方法是氯硅烷水解缩聚法律和环状硅氧烷的开环聚合自1943年开始工业化生产有机硅材料以来，这种方法经历了各种改进。当前的合成方法已经可以在一定程度上控制有机硅材料中使用的聚硅氧烷的结构，但为了达到下一代材料所需的性能水平，必须开发能够更精确地控制结构的创新合成方法。因此，这次我们致力于开发一种基于与传统开环聚合方法不同的方法的聚硅氧烷的精密合成技术。
这项研究与开发是经济产业省未来发展研究项目“产业技术研究与开发（使用创新催化剂的化学品生产工艺技术开发项目/有机硅功能化学品生产工艺技术开发项目）”（2012-2012 财年）和 NEDO 项目“有机硅功能化学品生产工艺技术开发”的一部分进行的（2014-2021 财年）（项目负责人：佐藤和彦）。
合成线性聚硅氧烷的传统方法二氯硅烷的水解缩聚（图1，常规方法A）或使用酸或碱环状低聚硅氧烷的开环聚合中（图1，常规方法B），分子量的变化（在这种情况下对应于分子的长度）的聚硅氧烷可以合成。此外，除聚硅氧烷外，还同时生产低分子量硅氧烷化合物。如果有机硅产品在没有去除的情况下用于电气或电子部件，低分子量硅氧烷可能会在电触点上燃烧或粘附在其上，导致导电性差等问题，从而导致有机硅产品出现问题。作为合成分子量变化小的直链聚硅氧烷的方法，有机锂化合物环状三硅氧烷的开环聚合（图1，传统方法C）。但该方法使用的有机锂化合物具有拒水性和自燃性，需要对合成所用原料和设备进行严格的脱水和干燥，操作复杂。另外，将聚硅氧烷分子的两侧末端形成为所期望的结构也是困难的。
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| 图1 常规聚硅氧烷合成方法 |
因此，我们开发了一种方法，使用水代替锂化合物和胍催化剂（一种高碱性有机化合物），通过环状三硅氧烷的开环聚合来合成分子量变化小、具有所需末端结构和对称形状的对称线性聚硅氧烷（图2）。考虑到开环聚合的反应机理，设计了胍催化剂以具有最佳的分子结构。
与使用锂化合物的开环聚合不同，新开发的聚硅氧烷合成方法使用水作为聚合引发剂，因此无需对原料或合成设备进行脱水，合成工艺简单。这次进行的反应中，生成了环状三硅氧烷（图2(1)))加入适量的水中（图2（2))和胍催化剂（图2(3))以生成聚硅氧烷。通过改变环状三硅氧烷和水的量的比例，可以控制所得聚硅氧烷的平均分子量，并且可以获得平均分子量为100,000以上(1350个以上Si-O重复)的聚硅氧烷。此外，在这个反应中，两个末端硅烷醇生成聚硅氧烷，因此可以直接纯化，或氯硅烷（图2（4))来合成两端具有各种反应性结构的两端官能化的聚硅氧烷。
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| 图2 新开发的聚硅氧烷合成方法的合成流程 |
此外，还可以使用两种类型的环状三硅氧烷来合成聚硅氧烷共聚物。第一环状三硅氧烷聚合后，添加第二环状三硅氧烷并逐步聚合嵌段共聚物可以合成（图3顶部）。另外，如果两种类型的环状三硅氧烷同时混合并聚合统计共聚物获得（图3底部）。
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| 图3 两种环状三硅氧烷开环聚合合成共聚物 |
已有报道合成分子量变化较小的对称聚硅氧烷，但合成程序极其复杂，不适合可靠的大规模合成。新开发的技术合成难度较低，并且有可能大量供应具有各种不同物理性质的线性聚硅氧烷，具体取决于分子量、末端结构和硅原子排列设计（图4）。以分子量变化较小的结构控制聚硅氧烷为原料，有望开发出具有优异的高温耐久性和纳米结构可控性的高功能、高性能有机硅材料，特别是在弹性体（橡胶）、凝胶、材料表面处理剂、无机颗粒分散剂等领域。
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| 图4 可使用新开发的合成方法合成的聚硅氧烷的结构示例 |
利用新开发的聚硅氧烷合成方法，合成各种控制分子量和末端结构的聚硅氧烷，并致力于通过分子结构的设计开发高功能、高性能的有机硅材料。