十六烷基三甲氧基硅烷合成及结构表征

以α-十六烯、三甲氧基硅烷为原料,加入铂催化剂和一种液态位阻胺助催化剂,采用硅氢加成方法,合成十六烷基三甲氧基硅烷,分别用气质联用仪和核磁共振波谱仪对产物进行了分析和结构表征。考察了催化剂用量、助催化剂用量、反应温度以及预混合时间对反应的影响。结果表明,在反应温度30~80℃、预混合时间20m in、催化剂和助催化剂用量分别为5 mg/kg和70μL/kg的条件下,反应2 h,产品得率为84%,并且所得产品全部为β加成产物。

十二烷基三甲氧基硅烷的合成

以三氯氢硅、1-十二碳烯为原料,在铂催化剂存在下合成出十二烷基三氯硅烷;并以溶剂法醇解得到十二烷基三甲氧基硅烷。考察了催化剂用量、原料配比、反应时间对加成反应的影响,溶剂、原料配比、温度等因素对醇解反应的影响。最佳反应条件为:在加成反应中,当铂催化剂与三氯氢硅的量之比为3.6×10-4∶1、三氯氢硅与1-十二碳烯的量之比为1.15∶1时,十二烷基三氯硅烷的收率达81%,反应在室温下无诱导期即可发生、且无需改变加料方式、反应时间短、副反应少、收率高;醇解反应采用溶剂法,将十二烷基三氯硅烷滴加到甲醇中,十二烷基三氯硅烷与甲醇的量之比为1∶3.2,底温控制在70℃,N2流量为80 mL/min,十二烷基三氯硅烷的滴加速度为1 mL/min,十二烷基三甲氧基硅烷的收率为85%。

十六烷基三甲氧基硅烷改性生物炭的疏水性能优化试验

生物炭改性土壤覆盖层因渗透系数增加会导致覆盖层含水率增加,进而影响CH_(4)吸附、氧化和减排。采用十六烷基三甲氧基硅烷作为改性剂,无水乙醇作为溶剂对生物炭进行疏水改性。考察了改性剂浓度、改性剂与生物炭的接触时间、烘干时间、烘干温度等对生物炭疏水性能的影响,获得了最佳疏水性生物炭的条件。在改性剂浓度为3%、静置浸泡60 min、110℃干燥2 h的条件下制备的改性生物炭的吸水率最低可达到14.4%,远低于未改性生物炭的吸水率245.4%,以期添加至土壤覆盖层后降低其含水率,为填埋场甲烷减排提供技术支持。

十二烷基三甲氧基硅烷合成工艺的研究

以三甲氧基氢硅烷和1-十二烯为原料,用铂作催化剂通过硅氢加成反应合成目标化合物。讨论了影响合成反应的主要因素,确立了最佳的反应条件:最佳启动温度为55℃,十二烯与三甲氧基氢硅烷的摩尔配比为1.1∶1,反应时间为1h,反应温度为100℃,铂催化剂的用量为三甲氧基氢硅烷的1.5×10-4(以铂计),在此条件下目标产物的产率可达84.7%。

正十二烷基三甲氧基硅烷改性聚磷酸铵及其在丙烯酸酯密封胶中的应用

通过离子交换反应将γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)接枝于聚磷酸铵(APP)表面,然后加入水解后的正十二烷基三甲氧基硅烷(DTMS)引发共缩合反应,成功制备出改性聚磷酸铵(C-APP)。采用FT-IR、XPS、SEM等方法分别对APP和C-APP进行表征。研究结果表明,长链烷烃及Si—O—Si结构接枝于APP表面,疏水角由20.0°变为146.9°。以此为基础,将APP和C-APP加入到丙烯酸酯密封胶(AS)当中,制备出一系列阻燃AS复合材料并对其阻燃性能、耐水性、力学性能等进行了测试分析。研究表明,C-APP可以进一步提升AS复合材料的阻燃性能,当加入20%(质量分数)C-APP时,LOI达到26%(体积分数),UL-94等级为V-0级;APP/AS浸水后失重率为17.5%,而C-APP/AS则降低至9.6%;此外,C-APP的加入改善了AS复合材料的力学性能,增进了APP与AS的相容性。

十二烷基三甲氧基硅烷

浙江省化工研究院有限公司的钟桂云等人以三甲氧基硅烷和十二烷烯为原料、铂为催化剂，通过硅氢加成反应合成了十二烷基三甲氧基硅烷。最佳反应条件为：启动温度55℃，十二烷烯和三甲氧基硅烷的量之比为1．1：1，反应时间1h，反应温度100％，铂催化剂的用量为三甲氧基硅烷的1．5×10^-4（以铂计）。

十二烷基三甲氧基硅烷对十二胺浮选铝硅矿物的影响

通过单矿物浮选实验、动电位测定及红外光谱分析,研究了十二胺(DDA)和十二烷基三甲氧基硅烷(WD-10)2种浮选药剂对一水硬铝石和高岭石的浮选行为和作用机理.结果表明:在酸性条件下,十二胺单独使用时,高岭石的回收率略高于一水硬铝石,两种矿物的可浮性差异不大,不能有效实现高岭石与一水硬铝石的浮选分离;十二烷基三甲氧基硅烷单独使用时对高岭石和一水硬铝石均无捕收作用;与单用十二胺相比,DDA+WD-10的组合捕收剂对硅酸盐矿物浮选能力强,选择性好.在pH=4～5.5的范围及最佳药剂配比条件下,高岭石回收率在75%以上,而一水硬铝石回收率只有20%左右,能有效实现铝硅矿物的反浮选分离.

烷基烷氧基硅烷改性环氧树脂的耐高温性研究

采用烷基-烷氧基硅烷改性E-44环氧树脂以提高环氧树脂涂膜的耐高温性,对烷基-烷氧基硅烷的种类与用量,以及反应时间与反应温度等共聚反应条件对改性效果的影响进行了实验研究。结果表明:采用烷基三甲氧基硅烷通过共聚反应改性环氧树脂,以4%的添加配比,在80℃温度下共聚反应3 h,涂膜耐高温性提高110℃以上,在230℃均能保持良好的力学性能,涂膜附着力保持1~2级,涂膜硬度保持H以上。其中苯基三甲氧基硅烷改性环氧树脂,涂膜的耐高温性达到255℃。

十八烷基硅烷疏水改性PVDF膜的制备及膜蒸馏抗润湿性能

通过相转化法制备的聚偏氟乙烯(PVDF)膜,因致孔剂等添加剂在膜中的残留,导致膜疏水性有限,在膜蒸馏的长时间运行过程中容易被料液污染,失去分离能力。实验采用十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)对碱处理羟基化的PVDF中空纤维膜进行自组装疏水改性,用于提高膜的膜蒸馏抗润湿的能力。通过控制变量探究了OTMS浓度、OTMS自组装时间、热处理温度三个条件对疏水改性膜性能的影响。经过自组装疏水改性后,膜的接触角达到122.5°;在经过12 h质量分数3.5%的氯化钠(NaCl)溶液,2 h质量分数3.5%的NaCl溶液和0.1 mmol/L的十二烷基硫酸钠(SDS)混合溶液膜蒸馏测试中均表现稳定,通量和电导率保持不变,改性膜具有更好的抗润湿能力。

亲油性长链烷基硅烷功能化石墨烯的制备与表征

用十六烷基三甲氧基硅烷在三乙胺存在下处理氧化石墨烯(GO),一步制得长链烷基硅烷功能化石墨烯(FG)。运用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等技术对FG的结构与性能进行了测试表征。分析结果表明十六烷基三甲氧基硅烷中的Si—OCH3与GO表面上的OH反应,以Si—O—C连接在石墨烯片层的表面,而GO片层上其它含氧基团大部分被还原脱除,恢复了石墨烯的sp2杂化结构。FG具有很好的油溶性,可稳定分散于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃、丙酮、苯等有机溶剂中,并且在DMF中的最大分散浓度为1.90mg/mL。AFM的结果显示,FG在DMF中平均厚度约为1.7nm,以单层剥离状态存在。

铝合金表面有机硅烷超疏水膜的制备及其耐蚀性

有机硅烷薄膜可有效保护铝合金。配制了十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)溶液,通过自组装的方法在铝合金表面制备了超疏水有机硅烷薄膜,研究了薄膜的表面形貌、化学结构及耐蚀性。结果表明:制备的有机硅烷薄膜可达到超疏水状态,表面接触角为158,°且对铝合金表面有显著的防腐蚀作用,保护效率达到89.2%。

长链硅烷对埃洛石纳米管的表面改性研究

采用十二烷基三甲氧基硅烷对埃洛石纳米管（HNTs）进行表面改性,制备了改性埃洛石。改性后的埃洛石在甲苯、液体石蜡中的分散性提高,吸油量从90 mL/100 g降为51 mL/100 g,水接触角从2°提高到了137°,而且在pH值为3-11的水溶液中有很好的稳定性;即改性后HNTs的亲油疏水性能和耐酸碱性能都得到明显的提高。运用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、X射线光电子能谱（XPS）及热失重分析（TG）对改性前后的HNTs进行了结构表征,结果表明：长链烷基硅烷成功接枝到埃洛石纳米管的表面,接枝量约为1.9%。

长链硅烷偶联剂对多壁碳纳米管表面改性研究

采用混酸体系(浓硫酸与浓硝酸体积比为3∶1)对碳纳米管进行氧化处理,再采用十二烷基三甲氧基硅烷(KH-304)对氧化碳纳米管进行表面改性,制得表面改性的碳纳米管。改性后的碳纳米管在乙醇和二氯甲烷的有机溶剂中的分散性得到了提高,吸油量从300mL/100g降到210mL/100g,水接触角从57.5°提高到了102.5°。运用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)及热失重分析(TG)对改性前后的碳纳米管进行了结构表征,结果表明:长链硅烷偶联剂成功接枝到氧化碳纳米管的表面,接枝量约25%。

改性SiO2/聚硅氧烷无氟超疏水涂层的制备及性能

为了提高基体材料的防污能力,在基体表面制备了一种无氟超疏水复合涂层。首先,使用十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)对二氧化硅(SiO2)微纳米颗粒进行疏水改性,其次,将改性后的SiO2颗粒与有机硅烷混合,利用硅烷的水解、聚合在基体材料的表面得到一层稳定的无氟超疏水复合涂层。采用FTIR、TGA、SEM、AFM和接触角测量仪对涂层的化学组成、表面微观结构和疏水性能进行表征。结果表明:复合涂层表面具有微纳米尺度的粗糙结构,并具有优异的自清洁性和耐磨损性;未磨损前接触角达151°,磨损100周次后接触角进一步提高至161°。

季铵化硅烷的合成与应用

利用γ -氯丙基三甲氧基硅烷与N ,N -二甲基十八胺反应 ,合成了N ,N -二甲基 -N -十八烷基氨丙基三甲氧基硅烷季铵盐 (BFS) ,对其抑菌性能及与氨基硅微乳同浴使用的效果进行了测定和研究。结果表明 :BFS用量为 10g/L条件下 ,能使整理后的棉织物对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的抑菌率分别达到 99 82 %和 99 12 % ;而与氨基硅微乳同浴使用 ,所整理的织物不仅抑菌效果显著 ,柔软性良好 ,而且具有舒适的手感 ;另外 ,弱酸性使用条件有助于BFS和氨基硅微乳的协同效应 ,表现出最佳的整理效果。

SiO_(2)原位诱导/硅烷修饰全棉网孔水刺材料疏水改性研究

为实现全棉网孔水刺材料更广泛应用于卫生护理领域,在全棉网孔水刺材料上进行SiO_(2)原位诱导生长形成多级微纳米结构,并与十六烷基三甲氧基硅烷协同构建材料疏水性能。利用正交试验设计与静态接触角参数确定最佳疏水整理工艺为:以0.4 mol/L正硅酸四乙酯,原位生长20 min,再用十六烷基三甲氧基硅烷乙醇水解液处理9 h,改性全棉网孔水刺材料接触角达到140.7°。后借助场发射扫描电镜、傅里叶变化红外光谱、热重分析仪等对最佳工艺处理材料各阶段进行表征与分析。经最佳工艺处理后,材料表面构建多级微纳米SiO_(2)结构与被低表面能硅烷所修饰,二者协同提升材料疏水性能,可为全棉水刺医用敷料接触层开发提供参考。

酶促咖啡酸制备超疏水棉织物及其油水分离应用

海上溢油事故和工业废水的排放对环境造成的危害日益严重,为此选用棉织物并对其进行超疏水改性使其成为油水分离材料。先利用漆酶、咖啡酸和Fe^(2+)在棉织物表面构建微米级粗糙结构,之后利用低表面能物质十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS)修饰制备出具有复合结构的超疏水改性棉织物。对改性棉织物的表面形貌、化学组成、耐久稳定性、自清洁性能和油水分离性能进行测试。结果表明:当咖啡酸浓度为3 mg/L、硫酸亚铁浓度为12 mg/L、漆酶浓度为0.75 U/mL、HDTMS浓度为1%(质量分数,下同)时,制备的改性棉织物具有良好的超疏水性能,静态接触角高达164.6°,滚动角为6.75°。改性棉织物在耐摩擦、耐酸碱、耐水洗的测试中均表现出稳定的超疏水性能,并表现出良好的自清洁性能,在经过15次油水分离循环后,分离效率能保持在96%以上,在自清洁服装和油水分离的应用方面具有巨大的潜力。

氧化铝的表面改性及其在导热有机硅灌封胶中的应用

比较了3种硅烷偶联剂对氧化铝的表面改性效果。相对于未改性氧化铝,十六烷基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷改性氧化铝的吸油值分别降低了56.8%、32.5%、35%,而对应的硅橡胶胶料的黏度分别降低了74.3%、48.6%和45.4%,分散性提高,颗粒无明显团聚,改性效果突出;十六烷基三甲氧基硅烷的改性效果最优,其最佳用量为氧化铝粉体质量的1.5%。将十六烷基三甲氧基硅烷改性氧化铝填充至有机硅灌封胶中,考察了填充量对硅橡胶导热性能、黏度和力学性能的影响。结果表明,当改性氧化铝的填充量为900份时(相对于100份乙烯基硅油),胶料的黏度仅11 800 mPa.s,硫化硅橡胶的热导率高达2.47 W/m.K,拉伸强度1.6 MPa,拉断伸长率35%。

纸张用有机硅抗水剂的制备

采用氨基硅油、十二烷基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷配成11种抗水剂,用于纸张的抗水处理。通过渗透法和接触角法测试发现,有机硅抗水剂对实验选择的9种纸张均有明显的抗水效果;其中采用氨基硅油配制的抗水剂效果最好,经其处理的生宣纸与空白样相比,接触角由完全润湿提高到125°,渗透时间由0提高到18s。最佳应用工艺为:将氨基硅油配制成质量分数为2.041%的甲苯溶液,按照10g/m2的涂布量喷涂于纸张表面,自然晾干3～5天至恒定质量。

喷涂法制备硅藻土/Al_(2)O_(3)超疏水涂层

以十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMOS)的水解液对微米硅藻土和纳米Al_(2)O_(3)进行改性;然后,以环氧树脂E51(E51)为粘接剂制得了悬浮液;最后,采用喷涂法将上述悬浮液喷涂于基底表面,经加热固化后制得硅藻土/Al_(2)O_(3)基复合超疏水涂层。通过单因素实验筛选出最佳制备工艺[V(HDTMOS)∶V(乙醇)=0.04∶1;m(硅藻土)∶m(Al_(2)O_(3))=1.5∶0.8;m(E51)∶m(丙酮)=1.0∶5]。在此条件下制得的超疏水涂层表面静态水接触角高达163.4°。SEM结果显示,复合超疏水涂层表面呈粗糙度均匀的微观分级结构。该涂层适用于滤纸、木块、不锈钢板等多种基底,均表现出优异的超疏水性能。同时,该涂层经过100次的循环磨损实验后,其表面水静态接触角仍高达146.3°。