Unisil Sp. z o.o.

Przedsiębiorstwo Innowacyjno-Wdrożeniowe

Związki krzemu - najnowsze technologie produkcji

Silany
Właściwości organosilanów

Organofunkcyjne silany - o ogólnym wzorze RnX3-nSi(CH2)mY [gdzie: n = 0-2, m = głównie 1-3; X = Cl, OR", OCOR"; Y = Cl, NH2, NR"2, SH, CH=CH2, CN, NCO, OCOR", O-glicydyl] stanowią obszerną grupę silanowych promotorów adhezji pozwalającą wiązać cześć organiczną (polimer) z nieorganiczną. Charakteryzują je dwa typy reaktywności; grupa X ulega łatwo hydrolizie. Związki te łatwo wytwarzają grupy silanolowe zdolne do wiązania z powierzchniami metali, szkła lub minerałów (np. krzemionki) poprzez wiązania siloksanowe. Nie ulegające hydrolizie grupy funkcyjne Y są dobierane w zależności od ich reaktywności i chemicznego pokrewieństwa do monomerycznych i polimerycznych związków organicznych (Schemat 1).

Schemat 1.

Dodatek małej ilości odpowiedniego organofunkcyjnego silanu do układu napełniacz – polimer umożliwia znaczący wzrost adhezji tworzyw, połączeń organicznych i bioorganicznych do powierzchni mineralnych, znacznie polepszając fizykochemiczne właściwości napełnianych i wzmacnianych układów polimerycznych. Poza tym, dzięki organofunkcyjnym silanom można na tych powierzchniach mineralnych zawieszać kompleksy metali (kataliza) i enzymy (biochemia), a także rozdzielać mieszaniny węglowodorów (chromatografia). Organosilany to związki o ogólnym wzorze RnX3-nSi(CH2)mCH3 [n = 0-2, m = 0-16 (głównie 3, 7 i 17), X = Cl, OR", OCOR"] o właściwościach hydrofobizujących powierzchnię nieorganicznych substratów oraz sieciujących. Znajdują zastosowania między innymi w sieciowaniu kauczuków silikonowych. Długi łańcuch alkilowy decyduje o ich hydrofobowości, natomiast obecność łatwo hydrolizujących grup X przy atomie krzemu umożliwia wiązanie cząsteczki silanu z powierzchnią (np. krzemionki) z utworzeniem wiązania Si-O-Si i pokrycie jej hydrofobową powłoką utworzoną z grup alkilowych:

Schemat 2.

Obecność dwóch i więcej grup hydrolizujących umożliwia zastosowanie ich w sieciowaniu kauczuków silikonowych sieciujących kondensacyjnie, również dzięki tworzonemu wiązaniu siloksanowemu:

Schemat 3.

Organosilany znajdują głównie zastosowanie w ochronie budowli przed skutkami wilgoci i zanieczyszczeń atmosferycznych oraz jako kokatalizatory polimeryzacji polipropylenu dla układów katalitycznych drugiej generacji.

Ureidofunkcyjne silany – właściwości i charakterystyka

Schemat 4.

Silany ureidofunkcyjne (Schemat 4) to bezbarwne lub lekko żółte przezroczyste ciecze, o dużej gęstości i charakterystycznym zapachu. Ich gęstość zależy od rodzaju pochodnej ureidowej. Ze względu na ich wysoką gęstość sprzedaje się je w postaci 50% roztworów w metanolu. Związki te bardzo dobrze rozpuszczają się w alkoholach, acetonie i eterze etylowym; są nierozpuszczalne są w czterochlorku węgla. Dobrze reagują z wodą, reakcja zachodzi zarówno miedzy grupami alkoksylowymi usytuowanymi przy atomie krzemu jak i z grupami ureidowymi. 3-Ureidopropylotrietoksysilan jest głównym przedstawicielem tej grupy związków. Otrzymywany jest przez większość światowych koncernów produkujących silany. Zakłada się, że używany do preparatyki roztworu ureidosilan jest min. 95%, a metanol w którym jest on rozpuszczony jest bezwodny.

Zastosowanie 3-chloropropylotri(chloro, alkoksy) silanów

Schemat 5.

Związki te przede wszystkim stosowane są przy wykorzystywaniu nowych dróg syntezy. Cechuje je bardzo duża reaktywność w stosunku do amin, alkoholi, soli chromu i powierzchni krzemionki. 3-Chloropropylotrimetoksysilan jest znacznie częściej stosowany w porównaniu z 3-chloropropylotrichlorosilanem w wielu dziedzinach techniki. Produkowany jest na szeroką skalę przez wiele firm chemicznych. Przeznaczony głównie:

3-chloropropylotrietoksysilan pod względem użytkowym jest mniej atrakcyjny. Stosuje się go do modyfikacji włókien szklanych w polimerach i wiązania krzemionki z tworzywami polialkenylowymi. Wykorzystywany jest także do otrzymywania wielu pochodnych organofunkcyjnych silanów.

Trietoksysilan


  • bezbarwna cieczo słabo wyczuwalnym zapachu
  • masa cząsteczkowa: 208 g/mol
  • Twrzenia = 165.5-168 oC
  • Tzapłonu = 30 oC
  • gęstość względna: 1,05 g/ml
  • prężność par: 1,5 mmHg/20 oC
  • związek nierozpuszczalny w wodzie (hydroliza)
  • rozpuszczalny w alkoholach, eterze dietylowym, THF, alkanach, rozpuszczalnikach aromatycznych oraz halogenopochodnych
  • Trietoksysilan (podobnie jak TEOS) jest bezbarwnym, przezroczystym, ciekłym alkoksyfunkcyjnym silanem o słabo wyczuwalnym zapachu. Wykazuje wiele podobnych właściwości do TEOS. Jest bardzo ważnym substratem w katalitycznych reakcjach hydrosililowania (Schemat 1).

    Schemat 1.

    Obecność atomu wodoru przy atomie krzemu sprawia, że trietoksysilan ma właściwości redukujące, w związku z czym jest stosowany jako reduktor w syntezie organicznej (Schemat 2).

    Schemat 2.

    Tetraetoksysilan


  • bezbarwna cieczo słabo wyczuwalnym zapachu
  • masa cząsteczkowa: 164,27 g/mol
  • Twrzenia = 134-135 oC
  • Tzapłonu = 26 oC
  • gęstość względna: 0,89 g/ml (25 oC)
  • prężność par: 8,5 mmHg/25 oC
  • związek nierozpuszczalny w wodzie (hydroliza)
  • rozpuszczalny w alkoholach, eterze dietylowym, THF, alkanach, rozpuszczalnikach aromatycznych oraz halogenopochodnych
  • Tetraetoksysilan (TEOS) jest bezbarwnym, przezroczystym, ciekłym alkoksyfunkcyjnym silanem o słabo wyczuwalnym zapachu. W warunkach kwaśnych lub zasadowych w kontakcie z wilgocią ulega hydrolizie dając jako ostateczny produkt ditlenek krzemu (Schemat 1).

    Schemat 1.

    Wymusza to konieczność przechowywania w szczelnych pojemnikach. Tetraetoksysilan można otrzymać na skalę przemysłową, poprzez reakcje alkoholu etylowego z czterochlorkiem krzemu w obecności substancji neutralizującej chlorowodór, który jest produktem ubocznym (Schemat 2).

    Schemat 2.

    Produkt poddaje się destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem. W normalnych warunkach temperatury i ciśnienia jest substancją ciekłą, sklasyfikowaną jako produkt palny, głównie za sprawą temperatury zapłonu wynoszącej 30°C. Szybko wchłania się przez drogi oddechowe, słabo przez skórę. Działa natomiast bardzo szkodliwie w przypadku dostania się do przewodu pokarmowego. Powoduje także silne podrażnienia oczu i błony śluzowej, dlatego przy użytkowaniu powinno się przestrzegać podstawowych zasad bezpieczeństwa, stosować gogle i rękawice ochronne. W przypadku TEOS nie zanotowano działania przewlekłego na organizm ludzki. Związek nie powoduje także mutacji, nie wykazuje działania rakotwórczego.

    Tetraetoksysilan posiada bardzo wiele zastosowań, wykorzystywany jest m. in. jako:

    • preparat utwardzający (wzmacniający) przy produkcji cegieł, a także do wzmocnienia i konsolidacji zniszczonego przez czynniki atmosferyczne kamienia naturalnego, w szczególności piaskowca, terakoty, stiuku, fresków, gliny
    • rozpuszczalnik wodoodporny i kwasoodporny do zaprawy murarskiej i cementu, a także termostabilny rozpuszczalnik do farb i lakierów
    • prekursor do syntezy zol-żel, której produkty znajdują zastosowanie w chemii analitycznej, medycynie i przemyśle farmaceutycznym jako nośniki leków
    • materiał służący do sieciowania polimerów silikonowych
    • prekursor ditlenku krzemu w przemyśle półprzewodnikowym
    • przemysł lotniczy i kosmiczny; do produkcji min. kombinezonów kosmonautów, wyposażenia samolotów
    • półprodukt w syntezach organicznych i nieorganicznych
    • produkcja elastomerów silikonowych
    • w chemii powłok i uszczelniaczy
    • promotor adhezji

    Dobór organofunkcyjnych silanów do polimerów

    Termoutwardzalne

    Elastomery

    Termoplasty

    Kompatybilność rodzaju podłoża w modyfikacji przy użyciu organofunkcyjnych silanów


    Produkty Unisil: silany

    alkoksyfunkcyjne silany

    Nr katalogowy

    U-13

    3-Aminopropylotrietoksysilan

    U-15

    N-2-Aminoetylo-3-aminopropylotrimetoksysilan

    U-73

    Trietoksysilan

    U-74

    Tetraetoksysilan

    U-141

    N-Fenylo-3-aminopropylotrimetoksysilan

    U-142

    N-Benzylo-3-aminopropylotrimetoksysilan

    U-211

    n-Oktadecylotrimetoksysilan

    U-222

    n-Oktylotrietoksysilan

    U-231

    1,2-Bis(trimetoksysililo)etan

    U-232

    1,2-Bis(trietoksysililo)etan

    U-311

    3-Chloropropylotrimetoksysilan

    U-511

    3-Metakryloksypropylotrimetoksysilan

    U-521

    3-Butyloksypropylotrietoksysilan

    U-522

    3-Fenoksypropylotrietoksysilan

    U-523

    3-Benzyloksypropylotrietoksysilan

    U-611

    Winylotrimetoksysilan

    chlorosilany

    Nr katalogowy

    U-71

    Trichlorosilan

    U-72

    Tetrachlorosilan

    U-210

    n-Oktadecylotrichlorosilan

    U-310

    3-Chloropropylotrichlorosilan

    U-610

    Trichlorowinylosilan

    U-612

    n-Octylotrichlorosilan

    U-613

    n-Decylotrichlorosilan

    U-614

    (3-Metakryloksypropylo)trichlorosilan

    U-615

    Fenylotrichlorosilan

    inne

    Nr katalogowy
    U-15 H3 Stabilizowany hydrolizat U-15

    U-740

    Krzemian etylu
    U-740 M Mieszanina odlewnicza na bazie krzemianu etylu i alkoholu

    Unisil Sp. z o.o.
    ul. Kwiatkowskiego 8, 33-100 Tarnów
    Tel: +48 14 637 46 75, Fax: +48 14 637 30 39, e-mail: sekretariart@unisil.pl


    ×



    ×
    x

    Polityka Prywatności