Структура, свойства и области применения 1,1,1,3,5,5,5-гептаметилтрисилоксана (HC-YM9360)

  1,1,1,3,5,5,5-гептаметилтрисилоксан - это химическое соединение со специфическими структурными и физико-химическими свойствами, которые демонстрируют широкий спектр применений и потенциальных возможностей в синтезе и прикладном применении. Гептаметилтрисилоксан (Heptamethyltrisiloxane), с химической формулой C₇h₂₂o₂si₃, представляет собой линейное органосилоксановое соединение.  Как низкомолекулярный силоксан, его свойства включают:

Низкая вязкость: 1,5-2,5 сСт при 25°C, близко к воде (1 сст), что придает ему отличную текучесть;

Высокая волатильность: температура кипения 152-155℃, летуч при комнатной температуре, очень низкий остаток;

Химически инертен: устойчив к кислотам и щелочам (рН 2-12), окислению и совместим с большинством органических веществ;

Низкое поверхностное натяжение: приблизительно 18-20 мН/м, что значительно ниже, чем у обычных минеральных масел (30 мН/м).

Химическая структурная формула:

Полное химическое название: 1,1,1,3,5,5,5-гептаметилтрисилоксан (код: HMTS)

Псевдоним: Бис (триметилсилокси)метилсилан

Молекулярная формула: C7H22O2Si3

Молекулярная масса: 222,51

CAS: 1873-88-7

I. Способ синтеза, производственный процесс и его свойства

Способ синтеза, производственный процесс：

Гептаметилтрисилоксан в основном получают гидролизом и конденсацией силана, и типичный процесс заключается в следующем:

Исходный материал: Метилтрихлорсилан (mesicl₃) в смеси с диметилдихлорсиланом (me₂sicl₂);

Гидролиз: Гидролизуется в кислом водном растворе (HCl) с получением промежуточного силанола;

Конденсация: Контролируйте уровень рН (3-5) и температуру (60-80°C) для обеспечения линейной конденсации:

2 Я₃Сио+Я₂Си(ОН)₂→Я₃Си-О-Симе₂- О-СиМе₃+ 2 ЧАСА₂O

Очистка: дистилляция для удаления низкокипящих веществ (например, гексаметилдисилоксана), чистота продукта достигает 99,5%.

Свойства：

1,1,1,3,5,5,5-гептаметилтрисилоксан (HMTS) представляет собой симметричный трисилоксан с молекулярной структурой, которая содержит три атома кремния (Si), причем соседние атомы кремния поочередно соединены кислородными мостиками (Si-O-Si) с семью метильными (-CH3) заместителями.

Пространственная конфигурация HMTS основана на углах связи и расположении заместителей в связях Si-O-Si, а его ядро (трисилоксановый остов) имеет нелинейную складчатую структуру.

Углы соединения Si-O-Si: обычно находятся в пределах 140°-160°, не полностью линейны.

Распределение метильных заместителей: Метильная группа (-CH3) расположена в тетраэдрической форме. Благодаря sp3-гибридизации атомов кремния такое расположение уменьшает межмолекулярные взаимодействия и улучшает летучесть и гидрофобность соединений.

Общая молекулярная морфология: Из-за высокой свободы вращения связи Si-O, HMTS могут иметь изогнутую или зонтикообразную конформацию и с большей вероятностью образуют олигомеры или слабо взаимодействующие мономеры в неполярных растворителях.

Физические свойства: HMTS обладает низкой плотностью, низким поверхностным натяжением и высокой летучестью, что делает его широко используемым в гидрофобных покрытиях, смазочных материалах и модификации силиконовых материалов.

ii. Анализ химических свойств и растворимости

Химическая стабильность: HMTS обладает высокой химической стабильностью и нелегко разлагается при комнатной температуре и давлении. Однако его связь Si-O-Si может гидролизоваться или перестраиваться в результате каталитической реакции с кислотой или щелочью.

Термостойкость:При нагревании выше 200°C может происходить растрескивание с образованием олигосилоксанов. Термостабильность молекул HMTS может быть улучшена за счет введения термостойких групп (например, ароматических или фторированных заместителей), которые могут быть присоединены к молекуле с помощью таких реакций, как присоединение кремнезема к водороду и поликонденсация, что позволяет использовать их в условиях более высоких температур.

Устойчивость к окислению:Устойчив на воздухе, но может разрушаться в высокотемпературных окислительных средах.

Способность к гидролизу: нерастворим в воде, но под действием сильной кислоты или щелочи связь Si-O-Si может разрушаться, образуя мелкомолекулярный силанол.

Исследования растворимости:Растворимость HMTS зависит от полярности растворителя.

Нерастворим в воде: Он нерастворим в воде, поскольку его гидрофобная метильная группа покрывает каркас Si-O-Si, что затрудняет образование водородных связей с водой.

Растворим в органических растворителях:Растворим в слабополярных или неполярных растворителях, таких как: алканы (например, н-гексан, н-гептан), ароматические углеводороды (например, толуол, ксилол), хлорированные углеводороды (например, дихлорметан, четыреххлористый углерод), простые эфиры (например, тетрагидрофуран ТГФ, диэтиловый эфир).

Хорошая растворимость обеспечивает легкое диспергирование и смешивание в покрытиях, смазочных материалах и системах силиконовых масел.

iii. Области применения

Благодаря своей особой структуре и физико-химическим свойствам, HMTS имеет широкий спектр применения во многих отраслях промышленности.

Модуляция полимеризации силоксана в качестве покрывающего агента: HMTS можно использовать в качестве связующего агента для олигосилоксанов (например, PDMS), чтобы остановить рост цепей Si-O-Si и эффективно улучшить гидрофобность и стабильность силоксановых материалов.

В качестве гидрофобизирующей добавки для силиконовых покрытий: Нанесенный на водонепроницаемое и самоочищающееся покрытие, он может значительно повысить водонепроницаемость и устойчивость материала к загрязнениям.

В качестве смазки и пеногасителя: используется для смазки прецизионных приборов и промышленных систем пеногашения.

Применение в полимерах, модифицированных силиконом: Это может повысить водостойкость, устойчивость к атмосферным воздействиям и гибкость полиуретановых и силикон-пропиленовых эмульсий.

Применение в аэрокосмической промышленности: HMTS и его модифицированные производные имеют потенциальное применение в аэрокосмической промышленности.

Высокотемпературные смазочные материалы : Благодаря высокой термостойкости соединения Si-O-Si, HMTS можно использовать в средах со сверхвысокими температурами (например, в подшипниках двигателей и компонентах космических аппаратов), где оно обеспечивает меньшее изменение вязкости, чем обычные смазочные материалы, обеспечивая более стабильные низкие потери на трение и эффективно продлевая срок службы компонентов.

Термостойкое защитное покрытие : Может использоваться в качестве компонента покрытий, стойких к высоким и низким температурам, для повышения стабильности материалов при экстремальных температурах.

Силиконовые жидкости с антиоксидантами: Используется в качестве основы силиконовой жидкости-антиоксиданта с низкой летучестью в аэрокосмической электронике и специальных смазочных материалах для окружающей среды.

Поверхностно-активное вещество: Как эффективное поверхностно-активное вещество, гептаметилтрисилоксан снижает поверхностное натяжение, улучшает смачиваемость и используется в качестве добавки в лакокрасочные материалы, чернила, текстиль и пестициды. Это улучшает выравнивание покрытий, улучшает качество печати красками, повышает водоотталкивающие свойства текстиля и улучшает эффект распыления пестицидов.

iv. Безопасность

Уделяя особое внимание производительности и применению HMTS, не следует пренебрегать их безопасностью. Температура вспышки HMTS составляет 18°C (закрытая емкость), это легковоспламеняющаяся жидкость, которую во время хранения и использования следует хранить вдали от источников огня и тепла и строго соблюдать соответствующие правила пожарной безопасности. В то же время избегайте прямого контакта HMT с кожей и глазами, при случайном попадании немедленно промойте большим количеством воды и обратитесь за медицинской помощью.  

V. Рынок и тенденции его развития

В настоящее время объем мирового рынка HMTS демонстрирует устойчивую тенденцию к росту, основные регионы производства сосредоточены в Азии, Европе и Северной Америке. Ожидается, что в связи с растущим спросом на высокоэффективные силиконовые материалы в электронной, автомобильной, аэрокосмической и других отраслях промышленности рыночный спрос на HMTS будет продолжать расти. В будущем, благодаря непрерывным инновациям в области технологии изготовления силиконовых материалов, HMTS может продемонстрировать большую потенциальную ценность для применения в новой энергетике, биомедицине и других развивающихся областях, еще больше расширяя сферу своего применения.

Вывод：

1,1,1,3,5,5,5-гептаметилтрисилоксан (HMTS) - это силоксановое соединение с низкой вязкостью, высокой гидрофобностью и высокой летучестью, обладающее уникальной структурой Si-O-Si, что придает ему широкий спектр применения. Помимо традиционных применений в области нанесения покрытий, смазок и герметиков, HMTS и ее модифицированные продукты продемонстрировали потенциальную ценность в области высокотемпературных смазок и защитных покрытий в аэрокосмической промышленности. С разработкой новых силиконовых материалов перспективы применения HMTS будут расширяться.

Поставщик:

※ Фотографии из Интернета, в случае нарушения которых контакт удаляется.