结构决定性能！深入分析3-异氰酸酯三甲氧基硅烷的结构，性能，应用和创新应用（HC-IM6314）

ⅰ。产品简介

化学名称： 3-异氰酸酯三甲氧基硅烷

英文名称： 3-异羟丙基三甲氧基硅烷

分子公式： C 7 H 15否4 SI

分子量： 205.2

CAS No。： 15396-00-6

化学结构：

-

国内外品牌和供应商：

产品品牌	外国供应商
A-Link 35	瞬间性能材料
GF40	瓦克
KBM-9007	Shin-etsu
SISIB®PC2720	Sisib Silicone

1. 3-异氰酸酯三甲氧基硅烷的结构特征：

 

异氰酸酯组（-nco）： 分子的一端包含一个活性异氰酸酯基，该基团与羟基或氨基有机物的添加反应，并且具有高反应性。

三甲氧基硅烷组（-si（OCH3）3）： 分子的另一端是三甲氧基硅烷基，它可以在无机材料表面（例如玻璃和金属氧化物）上与羟基进行冷凝反应，形成稳定的硅氧键。

丙基接头： 异氰酸酯基和三甲氧基硅烷基通过丙基链连接，提供了一些分子柔韧性。

分子骨骼： ch₃o- si（-och₃）₂ - （ch₂）₃-nco

三维结构特征：

异氰酸酯组： 强极性和高反应性。

硅烷组： 通过水解和凝结在材料表面形成牢固的键。

丙基链： 在有机和无机组之间提供了桥梁，从而提高了材料的柔韧性和兼容性。

物理特性：

指数	典型的价值
外貌	无色透明液体
密度（ρ20），g/cm3	1.080
沸点（760 mmHg），℃	210
折射率（ND25）	1.4150-1.4250

ⅱ。 3-异氰酸酯三甲氧基硅烷的溶解度：

影响化学结构引起溶解度的因素

异氰酸酯组（-nco）：

它是一个极性官能团，可以与其他极性溶剂（例如酮，酯和醇）形成强分子间力。因此，它在极性有机溶剂中具有良好的溶解度。

但是，异氰酸酯基很容易与水反应形成尿素基团，因此它们在水中的溶解度受到限制，需要从与水分接触中避免它们。

三甲氧基硅烷组（-si（och₃）₃）：

三甲氧基硅烷基是有机硅结构的一部分，可以水解形成硅烷醇。它具有一定的亲水性，但是水解后其溶解度将降低。

它在酒精溶剂中具有更好的溶解性，因为酒精可以与甲氧基团相互作用。

丙基链：

它提供一定的疏水性，影响分子的整体极性，并在某些低极性溶剂中显示出一定的溶解度。

因此，它的溶解度可以描述为：

可溶性溶剂：

极性有机溶剂，例如丙酮，甲苯，乙酸乙酯，醇（例如甲醇，乙醇，异丙醇）。

非极性有机溶剂，例如环己烷和N-己烷（溶解度较弱，但仍然有些兼容）。

溶剂中有限或没有溶解度：

水：水的溶解度非常低，但是异氰酸酯基团会与水反应形成二氧化碳和尿素化合物。

强极溶剂，例如二甲基磺氧化甲基（DMSO）和N，N-二甲基甲酰胺（DMF）：尽管它们可溶，但它们可能与异氰酸酯基团反应。

使用说明：

避免长时间与水或水分接触，以防止水解和反应衰竭。

溶解后，选择干燥的无水有机溶剂，并在低湿度环境中运行。

ⅲ。 3-异氰酸酯三甲氧基硅烷的作用机理

异氰酸酯基（-NCO）和三甲氧基硅烷基（-si（OCH₃）₃）的双重化学反应性主要涉及以下两个方面：

1.异氰酸酯组的反应机理

核心反应特征：异氰酸酯基（-NCO）是一个高反应性官能团，很容易与含有活性氢（例如醇，胺，羧酸，苯酚等）的化合物反应，形成稳定的共价键。

主要反应：

与胺的反应：产生尿素化合物。

-NCO +R-NH₂→R-NH-C（= O）-NH-R'

与醇反应：产生氨基甲酸酯（聚氨酯）结构。

-NCO+R-OH→R-O-C（= O）-R'

与水的反应：在潮湿的环境中迅速水解，释放二氧化碳。

-nco+h₂o→R-NH+CO₂↑

2。三甲氧基硅烷基的反应机理

核心反应特征：三甲氧基硅烷基团可以在水存在下水解形成硅烷醇（-si-oH）。硅烷醇可与其他硅烷醇或羟基凝结在无机表面上形成硅氧键（SI-O-SI），从而与无机材料的表面结合。

主要反应：

1）水解反应： -si（Och₃）₃+3H₂o→-si（哦）₃+3ch₃哦

2）凝结反应： -si（oh）з+ho-si→-si-o-si-+h₂o

3。总体作用机理

双功能桥连接：

该分子在两端都通过官能团实现了有机相和无机阶段的组合：

1）异氰酸酯基团与有机材料（例如聚合物，树脂等）中的活性基团反应，形成稳定的化学键。

2）三甲氧基硅烷组通过水解和凝结与无机材料（例如玻璃，陶瓷，金属氧化物等）的表面形成牢固的键。

接口修改：

该化合物可用作硅烷耦合剂，以增强有机和无机材料之间的界面键合力，并改善复合材料的机械性能，热稳定性和耐水性。

4。实际应用中的原则

涂料和粘合剂：用作耦合剂，以改善底物，涂料和粘合剂层之间的粘附。

复合材料：改善玻璃纤维增强复合材料中的界面键合强度。

聚氨酯修饰：用于聚氨酯材料的官能化，以改善材料的天气抗性和机械性能。

ⅳ。应用：

 

作为功能性硅烷偶联剂，3-异氰酸酯三甲氧基硅烷主要用于改善有机材料和无机材料之间的界面特性。它的传统用途包括：

涂料和粘合剂：

作为粘附启动子，它可以增强涂料或粘合剂层在玻璃，金属和陶瓷等无机表面上的粘附。

特别是在聚氨酯涂层和环氧树脂系统中，异氰酸酯基团与活性氢反应以改善界面键合。

3-异氰酸酯三甲氧基硅烷的创新应用：

随着功能材料和高级制造技术的开发，在新领域中应用3-异氰酸酯丙氧基硅烷的应用不断扩大：

纳米复合材料：

通过耦合剂的作用来制备高性能复合材料，应用于纳米填料修饰，纳米 - 硅，纳米氧化铝等。

3D打印材料：

在3D打印树脂系统中用作主动添加剂，以提高印刷层之间的键合强度和成品的机械性能。

生物医学材料：

作为功能涂层的一部分，以增强生物材料和金属植入物之间的键，例如骨科植入物的表面修饰。

新能源场：

应用于锂电池分离器或电解质涂层，以提高界面稳定性和耐热性，并提高电池周期的寿命和安全性能。

高温抗复合材料：

在航空航天和高温密封材料中，它被用作改善材料的高温和低温抗性和热氧化稳定性的修饰符。

智能功能涂料：

用于制备特殊功能涂层，例如自我清洁，防加密和抗细菌，以及涂层和底物之间的牢固键合，是通过耦合剂实现的。

环保材料：

用于开发低VOC（挥发性有机化合物）环保涂料，以优化施工性能和环境友好。

新的光学材料：

在光树脂材料中用于增强光透射率并提高光学特性的稳定性，适合制造高性能镜头和显示组件。

复合材料：

用于玻璃纤维增强塑料（FRP）和矿物填充物增强复合材料，以改善无机填充剂和有机树脂之间的接口键合，并增强机械强度和耐用性。

弹性体和密封剂：

它用于聚氨酯弹性体和密封剂，可以通过耦合效果增强对各种底物的耐磨性，柔韧性和附着力，从而提高产品的密封和耐用性。

塑料修饰：

通过耦合剂的作用，可以改善湿度和机械性能的改性聚合物，例如聚烯烃和聚酰胺，从而扩大其应用范围。

纺织品和纸质处理：

它用于增强纺织纤维或纸表面的粘附性和抗撕裂性。通过耦合剂处理，它可以改善纤维或纸张以及涂料，粘合剂和其他材料之间的键合强度，从而提高产品的耐用性和美观性。

ⅴ。最后的想法

3-异氰酸酯丙氧基氧基硅烷由于其独特的化学活动而在传统应用中发挥了重要作用，并且在现代技术的驱动下，它具有新的能源，智能材料，纳米技术和其他领域的创新应用。这种功能硅烷已成为改善材料性能并扩大材料应用范围的重要工具，为多个行业的发展提供了强有力的支持。

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