Estructura, propiedades y aplicaciones de 1,1,1,3,5,5,5-heptametiltrisiloxano （HC-SYM9360）

  1,1,1,3,5,5,5-heptametiltrisiloxano es un compuesto químico con propiedades estructurales y fisicoquímicas específicas que exhiben una amplia gama de usos y potenciales en síntesis y aplicaciones. El heptametiltrisiloxano (heptametiltrisiloxano), con la fórmula química c₇h₂₂o₂si₃, es un compuesto lineal de organoosiloxano. Como un siloxano de bajo peso molecular, sus propiedades incluyen:

Baja viscosidad: 1.5-2.5 CST a 25 ° C, cerca del agua (1 CST), lo que le da una excelente flujo;

Alta volatilidad: punto de ebullición 152-155 ℃, volátil a temperatura ambiente, residuos muy bajos;

Químicamente inerte: ácido y resistente al álcali (pH 2-12), resistente a la oxidación y compatible con la mayoría de los orgánicos;

Baja tensión superficial: aprox. 18-20 mn/m, significativamente más bajos que los aceites minerales convencionales (30 mn/m).

Fórmula estructural química:

Nombre químico completo: 1,1,1,3,5,5,5-heptametiltrisiloxano (código: HMTS)

Alias: bis (trimetilsiloxi) metilsilano

Fórmula molecular: C7H22O2SI3

Peso molecular: 222.51

CAS: 1873-88-7

I. Método de síntesis, proceso de producción y sus propiedades

Método de síntesis, proceso de producción:

El heptametiltrisiloxano se prepara principalmente por hidrólisis y condensación de silano, y el proceso típico es el siguiente:

Materia prima: Metil triclorosilano (mesicl₃) mezclado con dimetil diclorosilano (me₂sicl₂);

Hidrólisis: Hidrolizado en solución acuosa ácida (HCl) para producir el silanol intermedio;

Condensación: Control de pH (3-5) y temperatura (60-80 ° C) para promover la condensación lineal:

2Me₃Sioh+yo₂Si (oh)₂→ yo₃Si-o-mouse₂-O-veces₃+ 2h₂O

Purificación: destilación para eliminar sustancias de bajo hazmas (por ejemplo, hexametildisiloxano), pureza del producto de hasta 99.5%.

Propiedades:

El 1,1,1,3,5,5,5-heptametiltrisiloxano (HMTS) es un trisiloxano simétrico con una estructura molecular que contiene tres átomos de silicio (SI), con átomos de silicio vecinos conectados alternativamente por puentes de oxígeno (SI-O-SI) con siete sustituyentes de metilo (-ch3).

La configuración espacial de HMTS se basa en los ángulos de enlace y la disposición sustituyente de los enlaces si-o-si, y su núcleo (esqueleto de trisiloxano) tiene una estructura plegada no lineal.

Ángulos de enlace si-o-si: típicamente entre 140 ° -160 °, no completamente lineal.

Distribución de sustituyentes metilo: el grupo metilo (-CH3) se organiza en una disposición tetraédrica. Debido a la hibridación SP³ de los átomos de silicio, esta disposición reduce las interacciones intermoleculares y mejora la volatilidad y la hidrofobicidad de los compuestos.

Morfología molecular general: debido a la alta libertad de rotación del enlace SI-O, los HMT pueden exhibir una conformación curva o similar a un paraguas, y es más probable que formen oligómeros o monómeros de interacción débil en solventes no polares.

Propiedades físicas: HMTS tiene una baja densidad, baja tensión superficial y alta volatilidad, lo que lo hace ampliamente utilizado en recubrimientos hidrófobos, lubricantes y modificación de materiales de silicona.

II. Propiedades químicas y análisis de solubilidad

Estabilidad química: HMTS tiene una alta estabilidad química y no es fácil de descomponer a temperatura y presión ambiente. Sin embargo, su enlace Si-O-Si puede hidrolizarse o reorganizarse bajo la reacción catalítica de ácido o álcali.

Resistencia al calor: Cuando se calienta por encima de 200 ° C, puede ocurrir grietas para formar oligosiloxanos. La estabilidad térmica de las moléculas de HMTS puede mejorarse mediante la introducción de grupos resistentes a la alta temperatura (por ejemplo, sustituyentes aromáticos o fluorados), que pueden unirse a la molécula utilizando reacciones como la adición de hidrógeno de sílice y la policondensación, lo que les permite usar en entornos de temperatura superior.

Resistencia a la oxidación: Estable en el aire, pero puede degradarse en entornos oxidantes de alta temperatura.

Hidrolizabilidad: Insoluble en agua, pero bajo la acción de ácido fuerte o álcali, el enlace si-o-si puede romperse, generando silanol de molécula pequeña.

Estudios de solubilidad: La solubilidad de los HMT depende de la polaridad del solvente.

Insoluble en agua: Es insoluble en agua porque su grupo metilo hidrofóbico cubre el esqueleto Si-O-Si, lo que dificulta la formación de enlaces de hidrógeno con agua.

Soluble en solventes orgánicos: Soluble en solventes bajo polar o no polares, como: Alkanes (por ejemplo, n-hexano, n-heptano) hidrocarbonos aromáticos (por ejemplo, tolueno, xileno) hidrocarbonados clorados (por ejemplo, dietlorometano, tetraqulorido de carbono) éter (e.g.g.g., Tetrahydrofuran Thf, dietilina.

La buena solubilidad permite una fácil dispersión y mezcla en recubrimientos, lubricantes y sistemas de aceite de silicona.

Iii. Áreas de aplicación

Debido a su estructura especial y propiedades fisicoquímicas, HMTS tiene una amplia gama de aplicaciones en muchas industrias.

Modulación de la polimerización de siloxano como agente de limitación: Los HMT se pueden usar como agente de limitación para oligosiloxanos (por ejemplo, PDMS) para terminar el crecimiento de las cadenas si-o-si y mejorar efectivamente la hidrofobicidad y la estabilidad de los materiales de siloxano.

Como aditivo hidrófobo para recubrimientos de silicona: Aplicado al recubrimiento impermeable y autolimpiante, puede mejorar significativamente la resistencia impermeable y la contaminación del material.

Como lubricante y desaconsejador: Se utiliza para la lubricación de instrumentos de precisión y el sistema de defoaming industrial.

Aplicación en polímeros modificados con silicona: Puede mejorar la resistencia al agua, la capacidad de consumo y la flexibilidad de las emulsiones de poliuretano y silicona-propileno.

Aplicaciones en el aeroespacial: Los HMT y sus derivados modificados tienen aplicaciones potenciales en aeroespacial.

Lubricantes de alta temperatura: Debido a la alta resistencia a la temperatura del enlace SI-O-Si, los HMT se pueden usar en entornos de temperatura ultra alta (como los cojinetes del motor y los componentes de la nave espacial), donde mantiene un cambio de viscosidad más bajo que los lubricantes convencionales, proporcionando una pérdida de fricción más consistente y una vida componente de manera efectiva.

Recubrimiento protector resistente al calor: Puede usarse como un componente de recubrimientos resistentes a la temperatura alta y baja para mejorar la estabilidad de los materiales a temperaturas extremas.

Fluidos de silicona antioxidante: Utilizado como una base de fluido de silicona antioxidante de baja volatilidad en la electrónica aeroespacial y los lubricantes de entorno especializado.

Tensioactivo: Como tensioactivo efectivo, el heptametiltrisiloxano reduce la tensión superficial, mejora la humectabilidad y se usa como aditivo en recubrimientos, tintas, textiles y pesticidas. Mejora la nivelación de recubrimientos, mejora la calidad de la impresión de las tintas, mejora la repelencia del agua de los textiles y mejora el efecto de pulverización de los pesticidas.

IV. Seguridad

Mientras se centra en el rendimiento y la aplicación de HMTS, su seguridad no debe descuidarse. El punto de inflamación HMTS es de 18 ° C (taza cerrada), que es un líquido inflamable, y debe mantenerse alejado de las fuentes de fuego y calor durante el almacenamiento y uso, y debe cumplir estrictamente con las regulaciones relevantes de prevención del incendio. Al mismo tiempo, evite el contacto directo entre los HMT y la piel y los ojos, si se contactan inadvertidamente, se alza inmediatamente con mucha agua y busque atención médica.  

V. Tendencias de mercado y desarrollo

En la actualidad, el tamaño del mercado global de HMTS muestra una tendencia de crecimiento constante, las principales regiones de producción se concentran en Asia, Europa y América del Norte. Con la creciente demanda de materiales de silicona de alto rendimiento en la electrónica, automotriz, aeroespacial y otras industrias, se espera que la demanda del mercado de HMTS continúe expandiéndose. En el futuro, con la innovación continua de la tecnología de material de silicona, los HMT pueden mostrar un valor de aplicación más potencial en la nueva energía, la biomedicina y otros campos emergentes, ampliando aún más su alcance de aplicación.

Conclusión:

El 1,1,1,3,5,5,5-heptametiltrisiloxano (HMTS) es un compuesto de siloxano de baja viscosidad, altamente hidrófobo y altamente volátil con una estructura SI-O-Si única que le da una amplia gama de valor de aplicación. Además de las aplicaciones convencionales en recubrimiento, lubricación y selladores, HMTS y sus productos modificados han mostrado un valor potencial en lubricación y recubrimientos protectores de alta temperatura en la industria aeroespacial. Con el desarrollo de nuevos materiales de silicona, la perspectiva de la aplicación de HMTS será más amplia.

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