Кремнийорганические модификаторы

Август 8, 2022

Главная
Химия
Кремнийорганические модификаторы

Содержание

2. Необходимость наличия активных центров на поверхности частиц (субстратов)
3. Модификация тканей
4. Типы кремнийорганических модификаторов триалкоксисилан моноалкоксисилан дисилан и пр.
5. Механизм гидрофобизации
6. Гидролиз и конденсация кремний органических мономеров (олигомеров) на гидроксилированной поверхности
7. Методики обработки силанами Нанесение силанов на поверхность из водно-спиртового раствора. Этот метод – наиболее прост в
9. Обычно силан разбавляется до концентрации 1 вес. % в подходящем растворителе (напр., изопропанол), после чего прибавляют
10. Гидрофобизация из водного раствора (эмульсии) Гидрофобизацию из водных растворов проводят в большинстве случаев для промышленно выпускаемых
11. Водные гидрофобизаторы ПМС – полидиметилсилоксан (не растворим в воде, эмульсия) ПГДМС – полигидродиметилсилоксан (используется в виде
12. Самодиспергирующийся в воде аминофункциональный полисилоксан
13. Напыление спиртового раствора Объемная обработка порошкообразных продуктов, например гидрофобизация наполнителей, чаще всего осуществляется путем напыления спиртовых
15. Обработка in situ Обработка аппретом непосредственно во время изготовления композиционного материала (in situ). Такая техника применяется
17. Гидрофобизация в неполярных средах Гидрофобизация в неполярной безводной среде. Используется в случае хлорсиланов, метоксисиланов, аминосиланов, а
19. Использование бифункциональных аппретов Реакция эпоксидного адгезива с гидроксилированной поверхностью металла с участием алкилтриметоксисилана с концевой эпоксидной
20. Силаны с (мет)акриловой функциональной группой Реакции сополимеризации метакрилоксипропилтриэтоксисилана с эфиром метакриловой кислоты и со стиролом
21. Силаны с винильными группами Прививка винилтриэтоксисилана к цепи полиэтилена
22. Амино- и алканоламино-производные силанов водоотверждаемые уретаны Получение композиций на основе полимочевины и полиуретанов
23. Эпоксидные смолы Модификация с использование амино- и глицидокси- замещенных силанов
24. Сшивка силиконовых герметиков, СКТНов и пр. октоат олова сшивка ПДМС с концевыми ОН-группами после добавления алкоксида
25. Увеличение реакционной способности модифицирующих агентов, модификация наночастиц
26. Увеличение реакционной способности Этоксипроизводные практические не реагируют, а метокси- слабо реагируют с неактивными поверхностями частиц при
28. Скачать презентацию

Слайд 2

Необходимость наличия активных центров на поверхности частиц (субстратов)

Слайд 3

Модификация тканей

Слайд 4

Типы кремнийорганических модификаторов
триалкоксисилан
моноалкоксисилан
дисилан и пр.

Слайд 5

Механизм гидрофобизации

Слайд 6

Гидролиз и конденсация кремний органических мономеров (олигомеров) на гидроксилированной поверхности

Слайд 7

Методики обработки силанами
Нанесение силанов на поверхность из водно-спиртового раствора.
Этот метод –

наиболее прост в исполнении: 95% этанол доводится уксусной кислотой до значения рН 4.5 – 5.5, силан вводится при перемешивании до содержания 2% масс. Перемешивание продолжают в течение 5 минут для проведения гидролиза активных групп. Объекты, которые необходимо подвергнуть гидрофобизации, например стекла, погружаются в раствор силана, и систему осторожно перемешивают в течение 1-2 минут, после чего вынимают из раствора и удаляют излишки силана путем быстрого погружения в этанол.
В случае гидрофобизации частиц, например частиц наполнителя, их перемешивание в растворе силана осуществляют в течение 2-3 мин, после чего выделяют путем декантации. Частицы обычно 2-х кратно быстро промывают в этаноле.
После нанесения силана осуществляют сшивку либо путем прогревания в течение 5-10 мин в термошкафу при температуре 110°С, либо путем сушки на воздухе (относительная влажность менее 60%) в течение суток.

Слайд 8

Слайд 9

Обычно силан разбавляется до концентрации 1 вес. % в подходящем растворителе

(напр., изопропанол), после чего прибавляют 2-10 вес. % дистиллированной воды и 0,2 вес. % соляной кислоты (37%). Раствор перемешивают в течение 5 часов и затем применяют в течение 1 дня. Субстрат обрабатывают погружением, распылением, омыванием, окрашиванием, или полированием.

• Обработка автомобильного стекла (лобовое стекло без протирки щетками)
• Легкоочищаемое водоотталкивающее УФ-стойкое покрытие для флоат-стекла (структурное остекление)
• Добавка для золь-гель систем
• Синтез фторсиликонов
• Покрытие пигментов (напр., в косметике)
• Процессы осаждения химических паров
• Легкоочищающиеся покрытия для керамики

Слайд 10

Гидрофобизация из водного раствора (эмульсии)
Гидрофобизацию из водных растворов проводят в большинстве

случаев для промышленно выпускаемых продуктов типа стекловолокна. Алкоксисиланы добавляют в воду до концентрации 0.5 – 2.0%. Для малорастворимых силанов в воду предварительно вводится порядка 0,1% НПАВ, получая таким образом силановую эмульсию. рН системы доводят до 5,5. уксусной кислотой. Полученный прекурсор либо распыляют на какой-либо субстрат, либо производят гидрофобизацию путем погружения, после чего проводится термообработка в течение 20-30 мин при температуре 110-120°С.
Следует учитывать, что для простых алкилсиланов стабильность водных растворов (эмульсий) сохраняется в течение 2-12 часов после приготовления. Силаны с большой длиной углеводородного радикала либо с ароматическими радикалами не применяются в данном случае по причине низкой растворимости в воде.
Для осуществления гидрофобизации не обязательно использовать дистиллированную воду, однако следует следить, чтобы в воде отсутствовали анионы фтора.

Слайд 11

Водные гидрофобизаторы
ПМС – полидиметилсилоксан
(не растворим в воде, эмульсия)
ПГДМС – полигидродиметилсилоксан
(используется в

виде водных дисперсий)
например продукт Пента-814. Различное
соотношение СН3/Н

аминопропилтриэтоксисилан АПТЭОС и т.п.
растворяется в кислой и щелочной средах

аминосилоксаны
(часто самодиспергируются в воде)
либо в виде эмульсий)

Слайд 12

Самодиспергирующийся в воде аминофункциональный полисилоксан

Слайд 13

Напыление спиртового раствора
Объемная обработка порошкообразных продуктов, например гидрофобизация наполнителей, чаще всего

осуществляется путем напыления спиртовых растворов силанов с концентрацией 25%. При этом порошок как правило помещают в высокоскоростной смеситель. В том случае если во время обработки либо на следующей стадии сушки порошкообразных продукт находится в лотках, следует следить за тем, чтобы на поверхности не происходило сильного увлажнения либо, наоборот, образования непроницаемой корки.

Слайд 14

Слайд 15

Обработка in situ
Обработка аппретом непосредственно во время изготовления композиционного материала

(in situ). Такая техника применяется во многих случаях при изготовлении полимерных нанокомпозитов. Как правило количество силана, вводимого в полимерную смесь , составляет 0.2 – 1.0 % (от общей массы). Силан наносится в виде спиртового раствора путем распыления на механическую смесь полимера с наполнителем перед смешением компонентов в смесительном оборудовании. Не рекомендуется наносить силаны таким способом на те наполнители, которые плохо смешиваются с полимерной матрицей, поскольку силаны могут вызвать агломерацию порошков. Оптимальным при таком подходе является использование вакуума для удаления летучих продуктов взаимодействия силана с наполнителем. В некоторых случаях можно добиться дополнительного улучшения свойств композиции за счет введения 0.5 – 1.0 % тетрабутоксититана либо бензилдиметиламина в раствор силана перед смешением компонентов.

Слайд 16

Слайд 17

Гидрофобизация в неполярных средах
Гидрофобизация в неполярной безводной среде. Используется в случае

хлорсиланов, метоксисиланов, аминосиланов, а также циклических азасиланов для гидрофобизации тонкодисперсных частиц (наночастиц). Готовят ~3-5% растворы силанов в растворителях типа толуола, тетрагидрофурана, у/в. В раствор вводят обрабатываемый субстрат (частицы) и кипятят с дефлегматором (reflux conditions) 12-24 час. Растворитель удаляется путем испарения на воздухе либо при Т. Дополнительной термообработки не требуется. Реакция заключается в прямом нуклеофильном замещении атома хлора в силане на гидроксильную группу субстрата (частицы). В том случае, если требуется создание монослоя, субстрат следует предварительно прогреть в течение 4-х часов при 150 град, поскольку в присутствии воды может происходить объемное заполнение поверхности с образованием полислоев. Данный метод с трудом поддается масштабированию, и желательно каждый раз в точности соблюдать условия гидрофобизации. Наиболее воспроизводимые результаты дает реакция с монохлорсиланами.

Слайд 18

Слайд 19

Использование бифункциональных аппретов
Реакция эпоксидного адгезива с гидроксилированной поверхностью металла с участием

алкилтриметоксисилана с концевой эпоксидной группой в качестве аппрета

Слайд 20

Силаны с (мет)акриловой функциональной группой
Реакции сополимеризации метакрилоксипропилтриэтоксисилана с эфиром метакриловой кислоты

и со стиролом

Слайд 21

Силаны с винильными группами
Прививка винилтриэтоксисилана к цепи полиэтилена

Слайд 22

Амино- и алканоламино-производные силанов
водоотверждаемые уретаны
Получение композиций на основе полимочевины и полиуретанов

Слайд 23

Эпоксидные смолы
Модификация с использование амино- и глицидокси- замещенных силанов

Слайд 24

Сшивка силиконовых герметиков, СКТНов и пр.
октоат олова
сшивка ПДМС с концевыми ОН-группами

после добавления алкоксида

2-х компонентные герметики

Сшивка винил

Слайд 25

Увеличение реакционной способности модифицирующих агентов, модификация наночастиц

Слайд 26

Увеличение реакционной способности
Этоксипроизводные практические не реагируют, а метокси- слабо реагируют с

неактивными поверхностями частиц при низкой температуре.
Для увеличения скорости реакции и степени модификации поверхности существует ряд подходов
Использование катализаторов трансэтерификации (таких как дибутилдиацетат олова, изопропоксид титана и пр.) – в количестве 2-3% от массы силана
Предварительное введение в растворитель амина (напр. бензилдиметиламин) в количестве 0,01-0,5% от массы субстрата
-Активация поверхности (повышение концентрации гидроксильных групп. Например, обработка поверхности смесью 50% серной кислоты и 30% перекиси водорода (1/1) с последующей промывкой дист.водой и метанолом и сушкой на воздухе (для диоксида кремния и силикатных стекол).

Кремнийорганические модификаторы

Содержание

Необходимость наличия активных центров на поверхности частиц (субстратов)

Модификация тканей

Типы кремнийорганических модификаторовтриалкоксисиланмоноалкоксисиландисилан и пр.

Механизм гидрофобизации

Гидролиз и конденсация кремний органических мономеров (олигомеров) на гидроксилированной поверхности

Методики обработки силанамиНанесение силанов на поверхность из водно-спиртового раствора.Этот метод –

Обычно силан разбавляется до концентрации 1 вес. % в подходящем растворителе

Гидрофобизация из водного раствора (эмульсии)Гидрофобизацию из водных растворов проводят в большинстве

Водные гидрофобизаторыПМС – полидиметилсилоксан(не растворим в воде, эмульсия)ПГДМС – полигидродиметилсилоксан(используется в

Самодиспергирующийся в воде аминофункциональный полисилоксан

Напыление спиртового раствораОбъемная обработка порошкообразных продуктов, например гидрофобизация наполнителей, чаще всего

Обработка in situ Обработка аппретом непосредственно во время изготовления композиционного материала

Гидрофобизация в неполярных средахГидрофобизация в неполярной безводной среде. Используется в случае

Использование бифункциональных аппретовРеакция эпоксидного адгезива с гидроксилированной поверхностью металла с участием

Силаны с (мет)акриловой функциональной группойРеакции сополимеризации метакрилоксипропилтриэтоксисилана с эфиром метакриловой кислоты

Силаны с винильными группамиПрививка винилтриэтоксисилана к цепи полиэтилена

Амино- и алканоламино-производные силановводоотверждаемые уретаныПолучение композиций на основе полимочевины и полиуретанов

Эпоксидные смолыМодификация с использование амино- и глицидокси- замещенных силанов

Сшивка силиконовых герметиков, СКТНов и пр.октоат оловасшивка ПДМС с концевыми ОН-группами