Hexamethyldisilazane converts hydrophilic fumed silica into hydrophobic grades by grafting trimethylsilyl groups onto surface silanols at 150–300 °C.
مکانیزم عملآوری سطح HMDS: چگونه هگزامتیلدیسیلازان سیلیکای دودی آبگریز ایجاد میکند
هگزامتیلدیسیلازان سیلیکای دودی آبدوست را با پیوند گروههای تریمتیلسیلیل روی سیلانولهای سطحی در ۱۵۰–۳۰۰ °C به درجات آبگریز تبدیل میکند.
~4.5 OH/nm² قبل از عملآوری | ≤0.5 OH/nm² پس از HMDS | محدوده واکنش ۱۵۰–۳۰۰°C | بازیابی محصول جانبی متانول >99%
شیمی واکنش HMDS–سیلانول | انرژی سطح و نتیجه آبگریزی | تأیید FT-IR و کنترل کیفیت | عملکرد در پوششها، درزگیرها و کامپوزیتها | مشخصات درجه عملآوری شده با HMDS
در این مقاله
هگزامتیلدیسیلازان (HMDS، (CH₃)₃Si–NH–Si(CH₃)₃) با گروههای سیلانول جداگانه و دوگانه (Si–OH) روی سطح سیلیکای دودی واکنش میدهد. یک مولکول HMDS دو سیلانول را پوشش میدهد، دو گروه تریمتیلسیلیل (–Si(CH₃)₃) پیوند میزند و یک مولکول آمونیاک (NH₃) آزاد میکند. واکنش در ۱۵۰–۳۰۰ °C در یک رآکتور بستر سیال یا پدلی تحت پوشش نیتروژن پیش میرود. سیلیکای دودی نشده تقریباً ۴–۵ گروه OH در هر nm² دارد؛ پس از عملآوری HMDS، چگالی سیلانول باقیمانده به زیر ۰.۵ OH/nm² کاهش مییابد.
لایه تریمتیلسیلیل محلهای Si–OH قطبی را با گروههای –CH₃ غیرقطبی جایگزین میکند و انرژی سطح آزاد را از ~۷۰ mJ/m² به زیر ۳۰ mJ/m² کاهش میدهد. زاویه تماس آب روی گلولههای فشرده سیلیکای عملآوری شده از ۱۲۰° تجاوز میکند. این آبگریزی پراکنش در محیطهای غیرقطبی را بهبود میدهد و از جذب رطوبت که ویسکوزیته را در فرمولاسیونهای غیر محافظتشده ناپایدار میکند جلوگیری میکند.
اسپکتروسکوپی FT-IR بررسی درونفرآیندی استاندارد برای کامل بودن عملآوری HMDS است. سه نشانگر طیفی پیوند موفق را تأیید میکنند: ناپدید شدن پیک سیلانول آزاد در ۳۷۴۷ cm⁻¹، ظهور نوارهای کشش C–H در ۲۹۶۰ cm⁻¹، و یک جذب Si–C قوی نزدیک ۸۴۵ cm⁻¹. تولیدکنندگان FT-IR را روی هر دسته همراه با تست اندازهگیری متانول اجرا میکنند.
سیلیکای دودی عملآوری شده با HMDS تیکسوتروپی و ضدتهنشینی در فرمولاسیونهای غیرقطبی بدون حساسیت به رطوبت درجات نشده ارائه میدهد. در درزگیرهای RTV سیلیکونی، بارگذاری ۴–۶ wt% مقاومت آویختگی را تأمین میکند در حالی که شفافیت اپتیکی را حفظ میکند. در لاستیک سیلیکونی، تقویت در ۱۵–۲۵ phr استحکام کششی را ۳۰–۵۰٪ بهبود میدهد.
جدول زیر مشخصات معمول سیلیکای دودی عملآوری شده با HMDS را در مقابل درجات نشده و عملآوری شده با DDS مقایسه میکند.…
جدول زیر مشخصات معمول سیلیکای دودی عملآوری شده با HMDS را در مقابل درجات نشده و عملآوری شده با DDS مقایسه میکند.
| پارامتر | نشده (آبدوست) | عملآوری شده با HMDS | عملآوری شده با DDS |
|---|---|---|---|
| سطح ویژه BET (m²/g) | 200 ± 25 | 150–200 | 120–170 |
| محتوای کربن (wt%) | 0 | 1.5–3.0 | 3.5–6.0 |
| سیلانول باقیمانده (OH/nm²) | 4.0–5.0 | < 0.5 | < 0.3 |
| آبگریزی متانول (vol%) | 0 | 40–55 | > 60 |
| pH (پراکنش ۴٪) | 3.7–4.5 | 5.0–7.0 | 5.0–7.0 |
| اتلاف خشک شدن (%) | < 1.5 | < 0.5 | < 0.5 |
| چگالی کوبیده (g/L) | 40–60 | 40–60 | 50–80 |
عملآوری HMDS کارآمدترین مسیر به آبگریزی متوسط روی سیلیکای دودی را ارائه میدهد — سطح ویژه BET بالا و کارایی رئولوژیکی را حفظ میکند در حالی که پوشش سیلانول قابل اعتماد توسط FT-IR در هر دسته تأیید میشود.
واکنش شیمیایی بین HMDS و سیلیکای دودی چیست؟ یک مولکول HMDS با دو گروه سیلانول سطحی واکنش میدهد، دو گروه تریمتیلسیلیل…
واکنش شیمیایی بین HMDS و سیلیکای دودی چیست؟
یک مولکول HMDS با دو گروه سیلانول سطحی واکنش میدهد، دو گروه تریمتیلسیلیل (–Si(CH₃)₃) پیوند میزند و آمونیاک آزاد میکند. واکنش در ۱۵۰–۳۰۰ °C تحت جو بیاثر انجام میشود.
چگونه کامل بودن عملآوری HMDS را تأیید میکنید؟
اسپکتروسکوپی FT-IR عملآوری را با نشان دادن ناپدید شدن پیک سیلانول آزاد در ۳۷۴۷ cm⁻¹ و ظهور کششهای C–H در ۲۹۶۰ cm⁻¹ و جذب Si–C در ۸۴۵ cm⁻¹ تأیید میکند.
تفاوت بین عملآوری سطح HMDS و DDS چیست؟
HMDS گروههای تریمتیلسیلیل با محتوای کربن ۱.۵–۳.۰ wt% پیوند میزند و آبگریزی متوسط با حفظ سطح ویژه BET بیشتر ایجاد میکند. DDS (دیمتیلدیکلروسیلان) بارگذاری کربن بالاتر (۳.۵–۶.۰ wt%) و آبگریزی قویتر تولید میکند اما سطح ویژه را بیشتر کاهش میدهد.
چه سطح بارگذاری سیلیکای دودی عملآوری شده با HMDS برای ضدتهنشینی لازم است؟
بارگذاری معمول ضدتهنشینی ۱.۵–۳.۰ wt% در سیستمهای اپوکسی، پلیاستر و آلکید است. در درزگیرهای سیلیکونی، ۴–۶ wt% هم مقاومت آویختگی و هم تیکسوتروپی را فراهم میکند.
آیا عملآوری HMDS سطح ویژه BET سیلیکای دودی را کاهش میدهد؟
عملآوری HMDS سطح ویژه BET را به طور متوسط کاهش میدهد — معمولاً از ۲۰۰ m²/g به ۱۵۰–۲۰۰ m²/g بسته به درجه پایه و شدت عملآوری. این کاهش کمتر از عملآوریهای DDS یا PDMS است.
چرا سیلیکای عملآوری شده با HMDS در سیستمهای غیرقطبی بهتر پراکنده میشود؟
گروههای تریمتیلسیلیل سیلانولهای قطبی را با سطوح متیل غیرقطبی جایگزین میکنند و انرژی سطح را از ~۷۰ به زیر ۳۰ mJ/m² کاهش میدهند. این سازگاری ترمودینامیکی از آگلومراسیون ناشی از پیوند هیدروژنی در روغنهای سیلیکونی و رزینهای هیدروکربنی جلوگیری میکند.
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。