3- isocyanatopropiltriethoxysilane(IPT) può essere utilizzato per impregnare fibre di vetro e silicio inorganico contenente riempitivi, che possono migliorare le proprietà di vari materiali compositi. IPTS è un eccellente agente di trattamento in fibra di vetro, che migliora la resistenza meccanica, le proprietà elettriche e le proprietà anti-invecchiamento dei materiali compositi. È ampiamente usato nella reticolazione del polietilene: trattamento in fibra di vetro di materie plastiche rinforzate in fibra di vetro come resina insatura, polietilene e resina di polipropilene e sintesi di rivestimenti speciali; Trattamento adesivo e resistente all'umidità superficiale dei componenti elettronici, trattamento superficiale dei riempitivi di silicio inorganico.
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Formula chimica |
C10H21NO4SI |
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Messa esatta |
247 |
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Peso molecolare |
247 |
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m/z |
247 (100.0%), 248 (10.8%), 248 (5.1%), 249 (3.3%) |
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Analisi elementare |
C, 48.56; H, 8.56; N, 5.66; O, 25.87; Si, 11.35 |
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(1) Sintesi di 3 - (trietossisilyl) propyl] carbamato:
Aggiungi 224 g (1.01mol) di 3- aminopropiltrietossisilano e 132 g (1,12 mmol) di dietil carbonato a una bottiglia a tre collo da 500 ml dotata di agitazione elettrica, termometro e imbuto di caduta. La temperatura di reazione è - 25 grado. L'imbuto caduta è riempito con 3,5 g di soluzione di etanolo con etanolo con etossido di sodio auto -preparato (25%) e aggiunta a gocce per 30 minuti. La miscela di reazione è stata agitata per 2H, riscaldata a temperatura ambiente e sono stati aggiunti 1,3 ml di acido acetico glaciale per placare la reazione. La reazione è stata agitata per 10 minuti e il valore del pH è stato regolato a neutro. Circa 269 g del prodotto ([3 - (trietossisilil) propil] carbamato) è stato evaporato in condizioni anidro con una resa del 91,7%.
(2) Sintesi di propiltrietossisilano isocianato:
Metti 4 0 ml di olio di pompa del vuoto in un pallone rotondo da 250 ml, solleva la temperatura in 320-340 grado, calare lentamente 261G (0,89mol) del prodotto [{6}}} (Trietysilyl) propil] ottenuto da un carbamato ottenuto nel primo passo per l'olio caldo per sottoporre a cracking, flash in flash -invoca Prodotto grezzo e perfezionare nuovamente per ottenere 163,5 g (resa: 74,3%) del prodotto target isocianato propil trietossisilano, con una purezza del 98%.
Proprietà di base e metodi di sintesi
Proprietà di base
Proprietà fisiche e chimiche:
3- isocyanatopropiltriethoxysilaneè un liquido incolore o giallo pallido con una densità di circa 0. 98 g/cm ³, un punto di ebollizione di 263 gradi (760 mmHg) e un punto di flash di 112,9 gradi. La sua bassa viscosità e le basse caratteristiche di tensione superficiale rendono facile infiltrarsi nella superficie dei riempitivi nella preparazione di materiali compositi, migliorando le prestazioni di legame interfacciale.
Reattività:
Il gruppo isocianato (- NCO) nella molecola può reagire con gruppi attivi come gruppi idrossilici e amminici per formare legami covalenti stabili; Ethossil (- OCH ₂ CH3) lo dota di stabilità idrolitica e può rilasciare lentamente l'etoxil in ambienti umidi, formando gruppi idrossilici di silicio (SI OH) e legandosi alle superfici inorganiche.
Metodo di sintesi
La preparazione di IPT è principalmente divisa in metodo di fosgene e metodo non phosgene:
Phosgenition:
L'IPTS viene generato attraverso la reazione di aggiunta nucleofila usando gamma aminopropiltrietossisilano e fosgene come materie prime. Questo metodo è stato gradualmente eliminato a causa dell'uso di fosgene altamente tossico e bassa resa (<60%).
Metodo non phosgene:
Usando 3- aminopropiltrietossisilano come materia prima, è stato preparato attraverso una reazione in due fasi:
Passaggio 1: reagire con dietil carbonato a bassa temperatura ({1}} grado) per produrre l'intermedio [3- (trietossisilyl) propyl] aminoformato etil estere con una resa del 91,7%.
Passaggio 2: pirolisi dell'intermedio nell'olio minerale a 320-340 grado, seguita da elevata evaporazione e distillazione del flash vuoto per ottenere IPT con una purezza del 98% e una resa del 74,3%.
Ci sono anche rapporti di letteratura secondo cui reagendo il cloropropiltrietossisilano con cianato di potassio e combinandolo con un dispositivo di distillazione a vuoto elevato, la resa può essere aumentata al 93%. Il metodo non fosgene ha il vantaggio di essere rispettosi dell'ambiente in quanto evita l'uso di sostanze altamente tossiche.
3- isocyanatopropiltriethoxysilane(IPTS), come composto di silicio organico multifunzionale, è stato ampiamente utilizzato nella scienza dei materiali, nella sintesi chimica, nei campi biomedici e altri campi a causa della sua struttura molecolare unica e proprietà chimiche. La sua formula molecolare è C10H21NO4SI, con un peso molecolare di 247.36 e un numero CAS di 24801-88-5. Le molecole IPTs contengono gruppi di isocianato (- NCO) e gruppi etossi (- OCH2CH3), che li conferiscono ad alta reattività e stabilità idrolitica. Possono rapidamente idrolizzarsi in condizioni alcaline e formare forti capacità di legame.
Campo di scienze dei materiali
1. Materiali compositi
Meccanismo d'azione: come agente di accoppiamento, i gruppi isocianato di IPT reagiscono con i gruppi idrossilici sulla superficie delle fibre di vetro e i gruppi etossi idrolizzati e condensano con la matrice di resina per formare una struttura "ponte", migliorando la forza di legame interfacciale.
Esempio di applicazione:
Produzione in fibra di vetro: utilizzato per materiali in fibra di vetro come resina poliacida, resina epossidica, resina fenolica, ecc., Per migliorare la resistenza alla flessione secca e umida, la resistenza alla compressione e la resistenza al taglio delle parti meccaniche, i materiali da costruzione e i vasi di pressione.
Materiali compositi riempiti minerali: migliorare la bagnabilità e la dispersibilità dei riempitivi (come microsfere di vetro e nero di carbonio bianco) in poliestere e nylon, migliora le prestazioni elettriche e la resistenza all'acqua dei materiali compositi.
2. Adesivi e rivestimenti
Meccanismo d'azione: i gruppi di isocianato di IPT reagiscono con i gruppi idrossilici e carbossilici nella resina per formare una rete reticolata, migliorando l'adesione e la resistenza alle intemperie.
Esempio di applicazione:
Rivestimento in poliuretano a base di acqua: l'aggiunta di 5-7% IPTS può migliorare l'adesione del rivestimento in vetro e metallo, dotandolo di proprietà impermeabili e anti-statiche.
Adesivo in resina epossidica: usato come adesivo resistente all'acqua e resistente ad alta temperatura per le schede artificiali, migliorando le proprietà meccaniche e la resistenza alla corrosione chimica dell'adesivo.
3. Casting e macinatura
Meccanismo d'azione: gli IPT migliorano l'adesione della sabbia di resina, migliora la resistenza e la resistenza all'umidità della sabbia di modellatura.
Esempio di applicazione:
Casting di sabbia in resina: come agente di rinforzo del nucleo di sabbia in resina autoctonizzante, migliora la qualità della superficie e l'accuratezza dimensionale dei getti.
Produzione di ruote di macinazione: migliorare l'adesione e la resistenza all'acqua degli adesivi fenolici per prolungare la durata della durata delle ruote di macinazione.
4. Elaborazione in gomma
Meccanismo d'azione: come agente ispessimento, i gruppi isocianato di IPT reagiscono con catene molecolari di gomma per migliorare la resistenza adesiva tra gomma e metallo.
Esempio di applicazione: utilizzato per l'elaborazione di prodotti color luce di gomma alogenata come gomma cloropene e gomma butile clorata per migliorare le proprietà fisiche e meccaniche.
Campo di sintesi chimica
1. Catalizzatori e intermedi
Meccanismo d'azione: il gruppo isocianato di IPT può partecipare in aggiunta, condensa e altre reazioni ed è usato per la sintesi di nuovi catalizzatori o intermedi farmaceutici.
Esempio di applicazione: come intermedio chiave per sintetizzare i composti isocianato, IPTS ha potenziali applicazioni nella sintesi di pesticidi e intermedi farmaceutici.
2. Modificatori di superficie
Meccanismo d'azione: il gruppo etossi di idrolizzati IPT per formare gruppi di silanolo, che possono legarsi a superfici inorganiche come silice e ossidi metallici per ottenere funzionalizzazione superficiale.
Esempio di applicazione: utilizzato per la modifica della superficie delle nanoparticelle per migliorare la loro dispersibilità e stabilità nei solventi.
Campo biomedico
1. Sistema di rilascio del farmaco
Meccanismo d'azione: gli IPT, come agente di accoppiamento, possono migliorare la compatibilità tra farmaci e vettori e ritardare il tasso di rilascio dei farmaci.
Esempio di applicazione:
Compresse di rilascio esteso: nelle formulazioni a rilascio prolungato di farmaci cardiovascolari (come la nitroglicerina) e analgesici (come la morfina), gli IPT aiutano a mantenere concentrazioni stabili di farmaci ematici e ridurre la frequenza di dosaggio.
Sistema di consegna mirato: modificare la superficie dei liposomi o delle nanoparticelle per aumentare la concentrazione di farmaci nel sito target e ridurre gli effetti collaterali.
2. Biosensori
Meccanismo d'azione: i gruppi isocianato di3- isocyanatopropiltriethoxysilanepuò reagire con gruppi idrossilici o amminici sulla superficie dei materiali di biosensing (come enzimi, anticorpi, DNA) per migliorare l'efficienza di legame tra elementi di rilevamento e sostanze bersaglio.
Esempio di applicazione:
Rilevazione endotossina: modificare i nanotubi di grafene o carbonio per migliorare la sensibilità e la specificità dei biosensori per rilevare endotossine in Escherichia coli.
Sensore di glucosio: immobilizzare il glucosio ossidasi e costruire un biosensore altamente selettivo e sensibile.
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