十三氟辛基三乙氧基硅烷是一种化学物质,分子式是C14H19F13O3Si。
图1 十三氟辛基三乙氧基硅烷性状图
十三氟辛基三乙氧基硅烷是一种双官能团化合物,含硅烷氧基官能团在水解后释放低分子醇,由此产生的活泼性硅醇,能与许多无机和有机基材中的羟基、羧基和含氧基团产生化学键合。惰性低表面能的基团,可使被处理过的基材具有极低的表面能和极差的湿润性。
配以合适的溶剂稀释和操作方式,十三氟辛基三乙氧基硅烷分子能渗透至坚硬、多空隙的无机结构类基材内达几毫米,从而达到深层次的长期的憎水防污保护[1]。
十三氟辛基三乙氧基硅烷能被有效应用到大量的商业领域,例如:
1、文物、砖石的防水防污、防风化保护处理;
2、混凝土制品的防水斑、白华,防风化处理;
3、氧化镁及镁矿土制品的防水防污、防反卤处理;
4、陶瓷、大理石表面防水、防污;
5、金属(铜、铁、铝等)的表面抗氧化;
6、天然纤维(羊毛、棉及皮革等)制品的降低抱水性、提高表面憎水防污性整理;
7、玻璃的表面憎水防污、抗紫外线涂层;
8、木材及制品的防水防污、防腐蚀处理。
1、被处理的十三氟辛基三乙氧基硅烷清洁、干燥、无浮沉粉灰、无油脂等污物。
2、应用合适的溶剂,如醇类、石油溶剂、芳香烃、异链烷烃或其混合物稀释至理想浓度约0.5-2%的质量比,涂刷或喷涂在基材表面。配好的十三氟辛基三乙氧基硅烷溶液避免长时间与空气接触,容器必须密封。
3、处理的十三氟辛基三乙氧基硅烷的防水防污测试,应等待24小时后进行。
4、十三氟辛基三乙氧基硅烷形成的防水防污保护层是完全看不见的,不会导致基材光学上的损害。
[1] 任煜, 张红阳, 徐林,等. 涤纶织物表面TiO2 / 氟硅烷超疏水层构筑及其性能[J]. 纺织学报, 2019, 40(12)
PFOTES是一种双功能有机硅烷,具有可水解的无机乙氧基硅烷基团和氟代烷基链,呈无色无味液体状。它可以被乙醇和其他多种有机溶剂稀释。
PFOTES具有耐热性高、化学稳定性好、表面自由能低的特性,同时具有耐候性、疏水性、脱模性等特点。
PFOTES可作为表面改性剂用于大多数含羟基基材,也可作为附着力促进剂用于含氟聚合物和无机材料之间。它主要应用于汽车玻璃处理、溶胶-凝胶体系的添加剂、颜料的表面包覆等领域。
研究表明,PFOTES对水泥基材料的工作性能、防覆冰性能和微观性能有影响,能延长水泥净浆的凝结时间。此外,PFOTES可以降低冰附着力、增大接触角,但会导致改性砂浆的吸水率减小、抗压强度降低、孔隙率增大。
[1] 陈楚欣,刘斯凤.PFOTES对水泥基材料防覆冰性能的影响及机理[J].建筑材料学报, 2023, 26(9):963-969.
硅烷偶联剂是一类性能优异的新型合成材料,其中正辛基三乙氧基硅烷是一种代表性化合物。它在航空航天、电子电气、纺织、轻工、建筑、医疗、食品等领域有广泛的应用。
正辛基三乙氧基硅烷是一种长链烷基硅烷偶联剂,可用于处理无机材料,如玻璃、二氧化硅、Al2O3、高岭土、陶瓷、云母、SiC、滑石粉等。它能改善无机材料与有机材料(如塑料、橡胶油料、粘接剂)的相容性,增强制品的机械性能。此外,它还可以用作玻璃防雾剂,保护空白玻璃及膜处理玻璃,保护带刻度和带金属框架的光学零件及精密仪器。它还可以用作文物保护剂,防止酸蚀、冻融、风化对文物(特别是室外文物)的破坏。此外,它还可以用作织物整理剂,能使棉、麻、毛和混纺织物丰满、滑爽、毛料感强,并能有效增强织物的疏水性。此外,它还可用于工程塑料改性、建筑物防水防蚀、橡胶塑料脱模等。
正辛基三乙氧基硅烷的制备方法是以正辛烯和三乙氧基氢硅烷为原料,采用硅氢加成法一步合成。这种方法工艺简单,产品中不含氯离子,且对设备无腐蚀。具体的合成反应式请参见下图:
图1 正辛基三乙氧基硅烷的合成反应式
在装有搅拌器、回流冷凝管、滴液漏斗的三颈瓶中,加入正辛烯和催化剂,搅拌加热,当温度升至80~90℃时,停止加热,用滴液漏斗滴加三乙氧基氢硅烷,滴加完控温90~100℃反应一段时间后终止反应,对反应液进行GC分析。反应液常压精馏,收集98℃馏分产物,对收集的产物再进行GC-MS分析。
采用正辛烯和三乙氧基氢硅烷在铂催化剂作用下反应一步合成正辛基三乙氧基硅烷的方法是可行的。较佳的反应条件是:正辛烯和三乙氧基氢硅烷以1.05∶1的量之比投料,采用滴加三乙氧基氢硅烷的方式反应,反应温度控制在90~100℃,反应3小时左右,即可得到90%以上的粗品,再经精馏可将粗品提纯至98%以上。
[1] 幸松民,王一璐. 有机硅合成工艺及产品应用[M]. 北京: 化学工业出版社,2000: 446.
硅烷是一种只含有硅和氢两种元素的化合物,也被称为硅氢化合物。它是有机硅中最简单的类型,具有类似烷烃的组成、结构和物理性质,但化学性质更加活泼,不稳定。全氟辛基三氯硅烷是硅烷的一种衍生物,主要应用于医药和化工领域。
全氟辛基三氯硅烷具有多种应用功能,例如:
1)制备超双疏阻燃高导电织物。该方法通过将羟基化的织物浸泡于苯胺反应液中,通过界面聚合生长聚苯胺,然后浸渍于银氨溶液中,再加入葡萄糖溶液,浸泡后晾干;再浸泡于阻燃剂溶液中,晾干;最后浸泡于全氟辛基三氯硅烷的乙醇溶液,干燥,得到超双疏阻燃高导电织物。这种织物具有优异的导电性能和阻燃性能,适用于多功能可穿戴设备。
2)制备超疏水高粘附力性能的柔性薄膜。该方法包括将聚乙烯吡咯烷酮、钛酸丁酯和乙酸加入乙醇中搅拌得到混合溶液;将混合溶液进行静电纺丝得到纳米纤维薄膜;将纳米纤维薄膜干燥,碳化得到TiO2/C薄膜;将TiO2/C薄膜置于氢氧化钠溶液中进行水热处理,经H+交换、干燥后通过热处理得到TiO2(B)/C薄膜;将TiO2(B)/C薄膜置于含全氟辛基三氯硅烷的甲苯溶液中处理获得具有超疏水高粘附力性能的柔性薄膜。这种柔性薄膜具有超疏水和高粘附力性能,适用于生物医学和微流体器件的制备。
3)制备疏水性磁性复合材料。该方法包括制备Fe3O4纳米颗粒,将Fe3O4纳米颗粒与葡萄糖水热反应得到Fe3O4/C粉末,将Fe3O4/C粉末与3-氨基丙基三乙氧基硅烷进行表面修饰得到中间产物,制备金纳米粒子胶体,将中间产物与金纳米粒子胶体混合并进行超声处理后得到疏水性Fe3O4/C/Au磁性复合材料。这种复合材料具有疏水性和磁性特性。
[4] CN201910251777.8一种具有超双疏阻燃高导电织物的制备方法
[5] CN201510791201.2一种具有超疏水高粘附力性能的柔性薄膜及其制备方法
[6] CN201710226898.8一种疏水性磁性复合材料的制备方法