Cas: N / A.
04. 14, 2025
I. Propiedades químicas y análisis estructural de ácido metilsítico
El ácido metilsítico (ácido metilsítico), también conocido como material metílico (resina de silicona una metil), se refina de un metil triclorosilano por hidrólisis, lavado y deshidratación centrífuga. Tiene una buena propiedad hidrofóbica. El producto es un sólido blanco en polvo con acidez general
Como un compuesto de organosilicio con silicio como esqueleto y conteniendo grupos de metilo (CH3) e hidroxilo (OH), ha recibido más y más atención en los últimos años. Posee tanto la estabilidad de los compuestos de silicona inorgánica como la reactividad de los compuestos orgánicos, lo que lo hace mostrar un potencial de aplicación único en muchos campos. En este artículo, discutiremos las propiedades estructurales, los métodos de síntesis y las propiedades del ácido metilsítico, así como sus amplias aplicaciones en materiales de construcción, cosméticos, biomedicina y otros campos emergentes, y esperan su dirección de desarrollo futura.
Su fórmula química se puede expresar como CH₃-Si (OH) ₃, que pertenece a una importante rama del ácido organosilícico. En comparación con el ácido silicico inorgánico tradicional (H₄sio₄), Su grupo funcional metilo único confiere las siguientes propiedades:
Hidrofobicidad y lipofilia: El grupo metilo reduce la energía superficial (aproximadamente 25 mn/m), lo que facilita la formación de películas hidrofóbicas;
Estabilidad térmica: Temperatura de descomposición de hasta 250 ° C o más (datos TGA);
Reactividad: El grupo hidroxilo (-OH) puede participar en la reacción de condensación para formar una estructura de red tridimensional.
Ruta de síntesis:
Síntesis directa: El metiltriclorosilano (CH₃Sicl₃) se hidroliza para producir ácido metilsilícico:
CH₃Sicl₃ + 3H₂O → CH₃SI (OH) ₃ + 3HCL
CH₃Sicl₃ + 3H₂O → CH₃SI (OH) ₃ + 3HCL
Método sol-gel: Preparación controlada de nanopartículas de metilsilicato controlando el pH (2-4) y la temperatura (60-80 ° C).
II. Indicadores técnicos:
| Cas no | 68554-70-1 |
| Eiecs no | 241-828-4 |
| Apariencia | Sólido granular blanco |
| Ingredientes activos | Ácido metilsilícico gel de sílice metílica |
| Contenido sólido | ≥55% |
| Contenido de metilsilicato de oxígeno (como CH3SIO3) contenido de oxígeno de ácido metilsítico (en CH3SIO3) | 36-50 |
| Contenido ácido | |
| Solubilidad en soluciones de soluciones de hidróxido de sodio al 45% en una solución de NaOH al 45% | 98% |
Iii. Áreas de aplicación básicas de ácido metilsítico
1. Materiales de construcción: impermeabilización de larga duración y recubrimientos resistentes a las manchas
El ácido metilsítico se usa ampliamente como agente de tratamiento de superficie para materiales de construcción, lo que puede mejorar la resistencia a impermeable, resistente a la intemperie y a la mancha de concreto, mampostería, piedra y otros materiales. Puede penetrar en los poros del material y reaccionar con los grupos hidroxilo en el material para formar una capa protectora densa. Además, el ácido metil silicico se puede usar como un aditivo para los materiales a base de cemento para mejorar su resistencia y durabilidad temprana.
Mecanismo de impermeabilización: el silicato metilo reacciona con CA (OH) ₂ en concreto para generar red de silicato de calcio hidrófobo:
CH₃SI (OH) ₃ + CA (OH) ₂ → CH₃SI-O-CA-O- + 3H₂O
CH₃SI (OH) ₃ + CA (OH) ₂ → CH₃SI-O-CA-O- + 3H₂O
Caso en punto:
BASF MASTERSEAL 9100, Alemania: Repelente de agua penetrante, utilizado en puentes de mar, permeabilidad de iones de cloro reducida en un 90%;
Proyecto de reparación de Three Gorges Dam en China: Reparación de grietas con material a base de silicato metilo, resistencia a la compresión restaurada a 45 MPa.
2. Materiales electrónicos: capas dieléctricas y protección de envasado
El metilsilicato se puede usar como una capa de pasivación y aislante en dispositivos semiconductores para mejorar la confiabilidad y el rendimiento del dispositivo. También se puede utilizar para preparar materiales constantes dieléctricos bajos para aumentar la velocidad de transmisión y reducir el consumo de energía en dispositivos electrónicos.
Ventaja de la aplicación:
La constante dieléctrica (k = 2.8) es más baja que la de SIO₂ convencional (k = 3.9), reduciendo la pérdida de señal;
La resistencia a la humedad (ángulo de contacto 110 °) previene la oxidación de los circuitos.
Caso en punto:
Proceso de 14 nm de Intel: Consumo de energía de Chip de 18% más bajo con materiales derivados de metilsilicato como dieléctricos entre capas (ILDS);
Pantalla OLED flexible Samsung: El recubrimiento de metilsilicato permite que la vida útil supere las 200,000 veces (estándar IPC-6013)
3. Cosméticos: agentes formadores de películas y modificación de la sensación de piel
En cosméticos, el ácido metilsítico se usa como humectante, agente formador de películas y espesante. Puede formar una película protectora transpirable y buena para evitar la pérdida de agua de la piel y mantener la piel hidratada. También mejora la propagación y la estabilidad de los cosméticos. Algunos estudios han demostrado que el ácido metilsítico también puede promover la síntesis de colágeno en la piel y tiene efectos antienvejecimiento.
Lo más destacado técnico:
Forma enlaces de hidrógeno con queratina para mejorar el poder de retención de los productos para el cuidado de la piel (mantiene el maquillaje durante hasta 12 horas);
La permeabilidad al gas es superior a los aceites de silicona convencionales (velocidad de transmisión de vapor de agua ≥ 300 g/m²-24h).
Caso en punto:
Una marca de base: Se agregan derivados de metilsilicato para realizar el efecto del "acné antideslizante y no mojón";
Una esencia de marca: Utilizando la tecnología de liberación lenta de la microencapsulación de metilsilicato, la tasa transdérmica del ingrediente activo aumenta 3 veces.
4. Materiales ambientales: adsorción de metales pesados y control de la contaminación
Mecanismos funcionales:
Los grupos hidroxilo de la superficie reaccionan con iones de metales pesados (por ejemplo, PB²⁺, Cd²⁺) en una reacción de coordinación con una capacidad de adsorción de 120 mg/g;
La estructura de red tridimensional se puede cargar con materiales fotocatalíticos (por ejemplo, Tio₂) para degradar los contaminantes orgánicos.
Caso en punto:
Toray MSC-200: Carbono activado modificado con metilsilicato para el tratamiento de aguas residuales industriales con una eliminación de plomo del 99.7%;
Equipo de investigación de la Universidad de Tsinghua: Desarrollado material compuesto de metilsilicato/óxido de grafeno para lograr una eficiencia de filtración de PM2.5 del 98.5% (EN 149 estándar).
IV. La tendencia de desarrollo futura del ácido metilsítico: orientada a un alto rendimiento y sostenibilidad
Con el progreso continuo de la ciencia y la tecnología, los campos de aplicación del ácido metil silicico continuarán expandiéndose, y su tendencia de desarrollo se refleja principalmente en los siguientes aspectos:
Alto rendimiento: Investigación y desarrollo de productos de ácido metilsítico con mayor pureza, mayor reactividad y mayor estabilidad para satisfacer las necesidades de las aplicaciones de alta gama.
Funcionalización: Al introducir diferentes grupos funcionales, proporcione funciones más ricas en ácido silicico metil, como conductividad eléctrica, actividad óptica y biocompatibilidad, para expandir su aplicación en el campo de materiales inteligentes y biomedicina.
Compuesto: Ácido metílico compuesto con otros materiales para preparar materiales compuestos con efecto sinérgico y mejorar su rendimiento integral. Por ejemplo, los compuestos de ácido metílico silícico y nanomateriales se pueden preparar con alta resistencia, alta resistencia y alta resistencia al desgaste.
Verdeado: Desarrolle métodos más amigables con el medio ambiente y sostenibles para preparar el ácido metilsítico para reducir el impacto en el medio ambiente. Por ejemplo, utilizar la materia prima de biomasa o usar solventes más amigables con el medio ambiente.
Personalización: Personalice el diseño y la preparación de productos de metilsilicato con estructuras y propiedades específicas para satisfacer las necesidades individuales de acuerdo con diferentes aplicaciones.
V. Desafíos y tendencias futuras
Proceso de síntesis amigable con el medio ambiente:
Desarrollo de métodos de síntesis verde sin solventes (por ejemplo, reacciones supercríticas mediadas por Co₂) para reducir la subproducción de HCl;
Modificación funcionalizada:
Introducción de grupos funcionales como los grupos amino y epoxi (por ejemplo, CH₃SI (OH) ₂-NH₂) para expandir aplicaciones biocompatibles;
Aplicaciones inteligentes:
Materiales de metilsilicato de luz/calor (por ejemplo, modificadores de azobenceno) para recubrimientos adaptativos.
Ⅵ. Observaciones finales
El metilsilicato, con sus características únicas de "hibridación orgánica inorgánica", está penetrando desde el campo tradicional de materiales de construcción hasta el campo de la ciencia y la tecnología de alta precisión. Desde la industria electrónica de billones de dólares hasta el campo de la vida y la salud, sus infinitas posibilidades de diseño molecular continuarán promoviendo la revolución de la ciencia material. En el futuro, con la integración de la química verde y la nanotecnología, el metilsilicato puede convertirse en el centro central de la innovación interdisciplinaria.
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