Hexamethyldisilazane converts hydrophilic fumed silica into hydrophobic grades by grafting trimethylsilyl groups onto surface silanols at 150–300 °C.
آلية معالجة السطح بـ HMDS: كيف يصنع هيكساميثيل دايسيلازان السيليكا المدخنة الكارهة للماء
يحوّل هيكساميثيل دايسيلازان السيليكا المدخنة المحبة للماء إلى درجات كارهة للماء بتثبيت مجموعات تراي ميثيل سيليل على السيلانولات السطحية عند 150–300 °C.
~4.5 OH/nm² قبل المعالجة | ≤0.5 OH/nm² بعد HMDS | نطاق التفاعل 150–300°C | استرداد المنتج الثانوي الميثانول >99%
كيمياء تفاعل HMDS–السيلانول | طاقة السطح ونتيجة الكراهية للماء | تأكيد FT-IR وضبط الجودة | الأداء في الطلاءات والمواد المعبئة والمركبات | مواصفات الدرجات المعالجة بـ HMDS
في هذا المقال
يتفاعل هيكساميثيل دايسيلازان (HMDS، (CH₃)₃Si–NH–Si(CH₃)₃) مع مجموعات السيلانول المنعزلة والجوزية (Si–OH) على سطح السيليكا المدخنة. يُغطي مولكول HMDS واحد سيلانولين، يُلصق مجموعتي تراي ميثيل سيليل (–Si(CH₃)₃) ويُطلق مولكولاً واحداً من الأمونيا (NH₃). يسير التفاعل عند 150–300 °C في مفاعل بسرير سائل أو مجداف تحت غطاء نيتروجين. تحمل السيليكا المدخنة غير المعالجة نحو 4–5 مجموعات OH لكل nm²؛ بعد معالجة HMDS، تنخفض كثافة السيلانول المتبقية إلى ما دون 0.5 OH/nm².
تستبدل طبقة تراي ميثيل سيليل مواقع Si–OH القطبية بمجموعات –CH₃ غير قطبية، خافضةً طاقة السطح الحرة من ~70 mJ/m² إلى ما دون 30 mJ/m². تتجاوز زاوية تلامس الماء على حبيبات مضغوطة من السيليكا المعالجة 120°. تُحسّن هذه الكراهية للماء التشتيت في الوسائط غير القطبية وتمنع امتصاص الرطوبة.
التحليل الطيفي FT-IR هو الفحص القياسي أثناء العملية لاكتمال معالجة HMDS. تؤكد ثلاثة علامات طيفية نجاح التثبيت: اختفاء قمة السيلانول الحر عند 3747 cm⁻¹، وظهور نطاقات شد C–H عند 2960 cm⁻¹، وامتصاص Si–C قوي قرب 845 cm⁻¹. يُشغّل المنتجون FT-IR على كل دفعة إلى جانب اختبار قياس الميثانول.
توفر السيليكا المدخنة المعالجة بـ HMDS الثيكسوتروبيا ومقاومة الترسيب في الصياغات غير القطبية دون الحساسية للرطوبة لدرجات غير المعالجة. في مواد معبئة RTV السيليكونية، يوفر التحميل 4–6 wt% مقاومة الترهل مع الحفاظ على الوضوح البصري. في مطاط السيليكون، يُحسّن التعزيز عند 15–25 phr قوة الشد 30–50%.
يقارن الجدول أدناه المواصفات النموذجية لسيليكا مدخنة معالجة بـ HMDS مقابل الدرجات غير المعالجة والمعالجة بـ DDS. تُقدّم…
يقارن الجدول أدناه المواصفات النموذجية لسيليكا مدخنة معالجة بـ HMDS مقابل الدرجات غير المعالجة والمعالجة بـ DDS.
| المعلمة | غير معالجة (محبة للماء) | معالجة بـ HMDS | معالجة بـ DDS |
|---|---|---|---|
| مساحة سطح BET (m²/g) | 200 ± 25 | 150–200 | 120–170 |
| محتوى الكربون (wt%) | 0 | 1.5–3.0 | 3.5–6.0 |
| السيلانول المتبقي (OH/nm²) | 4.0–5.0 | < 0.5 | < 0.3 |
| قابلية البلل بالميثانول (vol%) | 0 | 40–55 | > 60 |
| pH (تشتيت 4%) | 3.7–4.5 | 5.0–7.0 | 5.0–7.0 |
| الفقدان عند التجفيف (%) | < 1.5 | < 0.5 | < 0.5 |
| الكثافة المدكوكة (g/L) | 40–60 | 40–60 | 50–80 |
تُقدّم معالجة HMDS أكثر المسارات كفاءةً لتحقيق كراهية للماء معتدلة على السيليكا المدخنة — الحفاظ على مساحة سطح BET العالية والكفاءة الريولوجية مع تأكيد تغطية السيلانول الموثوق بـ FT-IR في كل دفعة.
ما التفاعل الكيميائي بين HMDS والسيليكا المدخنة؟ يتفاعل مولكول HMDS واحد مع مجموعتي سيلانول سطحي، يُلصق مجموعتي تراي…
ما التفاعل الكيميائي بين HMDS والسيليكا المدخنة؟
يتفاعل مولكول HMDS واحد مع مجموعتي سيلانول سطحي، يُلصق مجموعتي تراي ميثيل سيليل (–Si(CH₃)₃) ويُطلق الأمونيا. يعمل التفاعل عند 150–300 °C في جو خامل.
كيف تؤكد اكتمال معالجة HMDS؟
يؤكد التحليل الطيفي FT-IR المعالجة بإظهار اختفاء قمة السيلانول الحر عند 3747 cm⁻¹ وظهور شدود C–H عند 2960 cm⁻¹ وامتصاص Si–C عند 845 cm⁻¹.
ما الفرق بين معالجة السطح بـ HMDS وDDS؟
HMDS يُلصق مجموعات تراي ميثيل سيليل بمحتوى كربون 1.5–3.0 wt%، محققاً كراهية للماء معتدلة مع الحفاظ على مساحة سطح BET أكبر. DDS (دايمثيل دايكلوروسيلان) يُنتج تحميل كربون أعلى (3.5–6.0 wt%) وكراهية للماء أقوى لكن يُقلل مساحة السطح بشكل أكبر.
ما مستوى التحميل اللازم للسيليكا المدخنة المعالجة بـ HMDS لمقاومة الترسيب؟
التحميل النموذجي لمقاومة الترسيب 1.5–3.0 wt% في أنظمة الإيبوكسي والبوليستر والألكيد. في مواد معبئة السيليكون، 4–6 wt% توفر مقاومة الترهل والثيكسوتروبيا.
هل تُقلل معالجة HMDS مساحة سطح BET للسيليكا المدخنة؟
تُقلل معالجة HMDS مساحة سطح BET بشكل معتدل — عادةً من 200 m²/g إلى 150–200 m²/g حسب الدرجة الأساسية وشدة المعالجة. هذا أقل انخفاضاً من معالجات DDS أو PDMS.
لماذا تتشتت السيليكا المعالجة بـ HMDS بشكل أفضل في الأنظمة غير القطبية؟
تستبدل مجموعات تراي ميثيل سيليل السيلانولات القطبية بأسطح ميثيل غير قطبية، خافضةً طاقة السطح من ~70 إلى ما دون 30 mJ/m². هذا التوافق الديناميكي الحراري يمنع التكتل الناجم عن الروابط الهيدروجينية في الزيوت السيليكونية والراتنجات الهيدروكربونية.
获取样品 & TDS
合格采购方可免费索样 · 24 小时内回复。 请告诉我们您计划如何使用 HMDS Treatment: Making Fumed Silica Hydrophobic。