Yapı performansı belirler! 3-izosiyanatepropiltrimetoksisilanın yapısının, performansı, uygulaması ve yenilikçi uygulamasının derinlemesine analizi (HC-IM6314)

Ⅰ. Ürün Giriş

Kimyasal Adı: 3-izosiyanatepropiltrimetoksisilan

İngilizce adı: 3-izosiyanatopropiltrimetoksisilan

Moleküler Formül: C 7 H 15 No 4 Si

Moleküler ağırlık: 205.2

CAS hayır.: 15396-00-6

Kimyasal Yapı:

-

Yurtiçi ve yabancı markalar ve tedarikçiler:

Ürün markası	Yabancı tedarikçiler
A-Link 35	Momentive Performans Malzemeleri
GF40	Sıyrıcı
KBM-9007	Shin-ETSU
Sisib® PC2720	Sisib silikon

1. 3-izosiyanatepropiltrimetoksisilanın yapısal özellikleri:

 

İzosiyanat Grubu (-nco): Molekülün bir ucu, hidroksil veya amino organik madde grubu ile ilave reaksiyona giren ve yüksek reaktiviteye sahip olan aktif bir izosiyanat grubu içerir.

Trimetoksisilan Grubu (-SI (OCH3) 3): Molekülün diğer ucu, stabil bir silikon-oksijen bağı oluşturmak için inorganik malzemelerin (cam ve metal oksitler gibi) yüzeyinde hidroksil grupları ile yoğuşma reaksiyonuna girebilen bir trimetoksisilan grubudur.

Propil bağlayıcı: İzosiyanat grubu ve trimetoksisilan grubu, bazı moleküler esneklik sağlayarak propil zinciri ile bağlanır.

Moleküler iskelet: Ch₃O- Si (-OCH₃)₂-(ch₂)₃-Nco

Üç boyutlu yapısal özellikler:

İzosiyanat Grubu: Güçlü polarite ve yüksek reaktivite.

Silan Grupları: Hidroliz ve yoğuşma yoluyla malzemelerin yüzeyinde güçlü bağlar oluşturur.

Propil zinciri: Organik ve inorganik gruplar arasında bir köprü sağlar, malzemenin esnekliğini ve uyumluluğunu artırır.

Fiziksel Özellikler:

indeks	Tipik değer
Dış görünüş	Renksiz şeffaf sıvı
Yoğunluk (ρ20), g/cm3	1.080
Kaynama noktası (760 mmHg), ℃	210
Kırılma indisi (ND25)	1.4150-1.4250

Ⅱ. 3-izosiyanatepropiltrimetoksisilanın çözünürlüğü:

Kimyasal yapıya bağlı çözünürlüğü etkileyen faktörler

İzosiyanat Grubu (-nco):

Polar fonksiyonel bir gruptur ve diğer polar çözücüler (ketonlar, esterler ve alkoller gibi) ile güçlü moleküller arası kuvvetler oluşturabilir. Bu nedenle, polar organik çözücülerde iyi çözünürlüğe sahiptir.

Bununla birlikte, izosiyanat grupları üre grupları oluşturmak için su ile kolayca reaksiyona girer, bu nedenle sudaki çözünürlükleri sınırlıdır ve nemle temastan kaçınılmaları gerekir.

Trimetoksisilan grubu (-si (och₃) ₃):

Trimetoksisilan grubu silikon yapının bir parçasıdır ve silanoller oluşturmak için hidrolize edilebilir. Belli bir hidrofilikliğe sahiptir, ancak hidrolizden sonra çözünürlüğü azalacaktır.

Alkol çözücülerde daha iyi çözünürlüğe sahiptir, çünkü alkol metoksi gruplarıyla etkileşime girebilir.

Propil zinciri:

Belli bir hidrofobiklik sağlar, molekülün genel polaritesini etkiler ve bazı düşük polarite çözücülerde belirli bir çözünürlük göstermesini sağlar.

Böylece çözünürlüğü şu şekilde tanımlanabilir:

İyi çözünür çözücüler:

Aseton, tolüen, etil asetat, alkoller (metanol, etanol, izopropanol gibi) gibi polar organik çözücüler.

Sikloheksan ve N-heksan gibi polar olmayan organik çözücüler (daha zayıf çözünürlük ancak yine de biraz uyumlu).

Çözücülerde sınırlı veya çözünürlük yok:

Su: Sudaki çözünürlük çok düşüktür, ancak izosiyanat grupları karbondioksit ve üre bileşikleri oluşturmak için su ile reaksiyona girecektir.

Dimetil sülfoksit (DMSO) ve N, N-dimetilformamid (DMF) gibi güçlü polar çözücüler: çözünür olmalarına rağmen, izosiyanat grupları ile reaksiyona girebilirler.

Kullanım Notları:

Hidroliz ve reaksiyon başarısızlığını önlemek için su veya nem ile uzun süreli temastan kaçının.

Çözülürken kuru, susuz bir organik çözücü seçin ve düşük nemlilik ortamında çalışın.

Ⅲ. 3-izosiyanatepropiltrimetoksisilanın etki mekanizması

İzosiyanat grubunun (-NCO) ve trimetoksisilan grubunun (-SI (OCH₃) ₃) yapısındaki çift kimyasal reaktivitesi esas olarak aşağıdaki iki yönü içerir:

1. İzosiyanat grubunun reaksiyon mekanizması

Çekirdek reaksiyon özellikleri: İzosiyanat grubu (-NCO), stabil kovalent bağlar oluşturmak için aktif hidrojen (alkol, aminler, karboksilik asitler, fenoller, vb.) İçeren bileşiklerle kolayca reaksiyona giren oldukça reaktif bir fonksiyonel gruptur.

Ana tepkiler:

Aminlerle reaksiyon: üre bileşikleri üretin.

-Nco +r-nh₂→ r-nh-c (= o) -nh-r '

Alkollerle reaksiyon: üretan (poliüretan) yapılar üretir.

-Nco+r-oh → r-o-c (= o) -r '

Su ile reaksiyon: nemli bir ortamda hızla hidrolizler, karbondioksit serbest bırakır.

-Nco+h₂O → r-nh+co₂ ↑

2. Trimetoksisilan grubunun reaksiyon mekanizması

Çekirdek reaksiyon özellikleri: Trimetoksisilan grupları, silanoller (-si-OH) oluşturmak için su varlığında hidrolize olabilir. Silanoller, silikon-oksijen bağları (Si-O-Si) oluşturmak için inorganik yüzeylerde diğer silanoller veya hidroksil grupları ile yoğunlaşabilir, böylece inorganik malzemelerin yüzeyine bağlanabilir.

Ana tepkiler:

1) Hidroliz reaksiyonu: -Si (och₃)₃+3h₂O → -si (OH)₃+3ch₃AH

2) Yoğuşma reaksiyonu: -Si (oh) з+ho-si → -si-o-si-+h₂o

3. Genel etki mekanizması

Çerçeveli Köprü Bağlantısı:

Molekül, her iki uçtaki fonksiyonel gruplar aracılığıyla organik ve inorganik fazların kombinasyonunu gerçekleştirir:

1) İzosiyanat grupları, stabil kimyasal bağlar oluşturmak için organik malzemelerde (polimerler, reçineler vb.) Aktif gruplarla reaksiyona girer.

2) Trimetoksisilan grubu, hidroliz ve yoğunlaşma yoluyla inorganik malzemelerin (cam, seramik, metal oksitler, vb.) Yüzeyi ile güçlü bir bağ oluşturur.

Arayüz Değişikliği:

Bileşik, organik ve inorganik malzemeler arasındaki arayüzey bağlama kuvvetini arttırmak ve kompozit malzemenin mekanik özelliklerini, termal stabilitesini ve nem direncini geliştirmek için bir silan kuplaj maddesi olarak kullanılabilir.

4. Pratik uygulamalardaki ilkeler

Kaplamalar ve yapıştırıcılar: Substrat, kaplama ve yapışkan tabaka arasındaki yapışmayı iyileştirmek için birleştirme maddesi olarak kullanılır.

Kompozitler: Cam fiber takviyeli kompozitlerde arayüzey bağlama mukavemetinin iyileştirilmesi.

Poliüretan modifikasyonu: Malzemelerin hava direncini ve mekanik özelliklerini iyileştirmek için poliüretan malzemelerin işlevselleştirilmesi için kullanılır.

Ⅳ. Başvuru:

 

Fonksiyonel bir silan kuplaj maddesi olarak, esas olarak organik ve inorganik malzemeler arasındaki arayüz özelliklerini geliştirmek için 3-izosiyanatepropiltrimetoksisilan kullanılır. Geleneksel kullanımları şunları içerir:

Kaplamalar ve yapıştırıcılar:

Bir yapışma promotörü olarak, cam, metal ve seramik gibi inorganik yüzeylerde kaplamaların veya yapışkan katmanların yapışmasını arttırır.

Özellikle poliüretan kaplamalarda ve epoksi reçine sistemlerinde, izosiyanat grupları arayüzey bağını iyileştirmek için aktif hidrojen ile reaksiyona girer.

3-izosiyanatepropiltrimetoksisilanın yenilikçi uygulamaları:

Fonksiyonel malzemelerin ve gelişmiş üretim teknolojilerinin geliştirilmesi ile, yeni alanlarda 3-izosiyanatepropiltrimetoksisilanın uygulanması genişlemeye devam ediyor:

Nanokompozitler:

Nanofiller modifikasyonuna uygulanan nano-silika, nano-alümina, vb. Yüksek performanslı kompozit malzemeler hazırlamak için birleştirme maddesinin etkisi yoluyla polimer matrisine eşit olarak dağıtılır.

3D Baskı Malzemeleri:

3D baskı reçine sistemlerinde baskılı katmanlar ve bitmiş ürünün mekanik özellikleri arasındaki bağlanma mukavemetini artırmak için aktif bir katkı maddesi olarak kullanılır.

Biyomedikal Malzemeler:

Ortopedik implantların yüzey modifikasyonu gibi biyomalzemeler ve metal implantlar arasındaki bağı arttırmak için fonksiyonel bir kaplamanın bir parçası olarak.

Yeni Enerji Alanı:

Arayüz stabilitesini ve ısı direncini artırmak ve pil döngüsü ömrünü ve güvenlik performansını arttırmak için lityum pil ayırıcılarına veya elektrolit kaplamalarına uygulanır.

Yüksek sıcaklığa dayanıklı kompozit malzemeler:

Havacılık ve uzay ve yüksek sıcaklık sızdırmazlık malzemelerinde, malzemenin yüksek ve düşük sıcaklıkta dirençini ve termal oksidasyon stabilitesini iyileştirmek için bir değiştirici olarak kullanılır.

Akıllı Fonksiyonel Kaplamalar:

Kendi kendine temizleme, antifuring ve antibakteriyel gibi özel fonksiyonel kaplamaların hazırlanması için kullanılır ve kaplama ve substrat arasındaki güçlü bağ, kuplaj maddeleri yoluyla elde edilir.

Çevre Dostu Malzemeler:

İnşaat performansını ve çevre dostluğunu optimize etmek için düşük VOC (uçucu organik bileşikler) çevre dostu kaplamalar geliştirmek için kullanılır.

Yeni optik malzemeler:

Optik reçine malzemelerinde ışık geçirgenliğini arttırmak ve optik özelliklerin stabilitesini artırmak için kullanılır ve yüksek performanslı lensler ve ekran bileşenleri yapmak için uygundur.

Kompozit Malzemeler:

İnorganik dolgular ve organik reçineler arasındaki arayüz bağını geliştirmek ve mekanik mukavemet ve dayanıklılığı arttırmak için cam elyaf takviyeli plastik (FRP) ve mineral dolgu takviyeli kompozit malzemelerde kullanılır.

Elastomerler ve sızdırmazlık maddeleri:

Poliüretan elastomerlerde ve sızdırmazlık maddelerinde kullanılan, birleştirme etkisi yoluyla çeşitli substratlara aşınma direncini, esnekliğini ve yapışmasını artırabilir, böylece ürünün sızdırmazlığını ve dayanıklılığını artırabilir.

Plastik Modifikasyon:

Poliolefinler ve poliamidler gibi modifiye edilmiş polimerler, nemli ortamlardaki dayanıklılık ve mekanik özelliklerde birleştirme ajanlarının etkisi yoluyla geliştirilebilir ve böylece uygulama aralıklarını genişletebilir.

Tekstil ve Kağıt İşleme:

Tekstil liflerinin veya kağıt yüzeylerin yapışma ve yırtılma direncini arttırmak için kullanılır. Birleştirme maddesi tedavisi yoluyla, lifler veya kağıt ve kaplamalar, yapıştırıcılar ve diğer malzemeler arasındaki bağlanma mukavemetini artırabilir, böylece ürünün dayanıklılığını ve estetiğini artırabilir.

Ⅴ. Son Düşünceler

3-izosiyanatepropiltrimetoksisilan, benzersiz kimyasal aktivitesi nedeniyle geleneksel uygulamalarda önemli bir rol oynamıştır ve modern teknoloji tarafından yönlendirilen yeni enerji, akıllı malzemeler, nanoteknoloji ve diğer alanlarda yenilikçi uygulamalar için büyük bir potansiyele sahiptir. Bu fonksiyonel silan, malzeme performansını iyileştirmek ve maddi uygulamaların kapsamını genişletmek için önemli bir araç haline gelerek, birden fazla endüstrinin geliştirilmesi için güçlü destek sağlamak için önemli bir araç haline gelmiştir.

※ İnternetten resimler, herhangi bir ihlalle iletişim kurarsa.