Orthosilicate de tétraméthyleest un liquide incolore et transparent avec une odeur unique facilement hygroscopique. Formule moléculaire C4H12O4Si, CAS 681-84-5, insoluble dans l'eau, miscible avec la plupart des solvants organiques. Légèrement soluble dans le benzène, l'éthanol et l'éther. Il est instable en présence d'eau et se décompose progressivement en oxyde de silicium dans l'air. Il est librement miscible aux solvants organiques et insoluble dans l’eau. Inflammable. Toxique. Corrosion. C'est l'un des produits chimiques dangereux. Si c'est de l'eau, elle se décomposera en silice visqueuse. S'il y a une flamme nue, une température élevée ou un contact avec des oxydants, cela peut provoquer une combustion. Après chauffage, il se décomposera en gaz toxiques, qui ont un fort effet irritant sur les voies respiratoires et les yeux. Utilisé pour produire des revêtements résistants à la chaleur et aux produits chimiques, des solvants organiques à base de silicium et des adhésifs pour le moulage de précision. C'est également un intermédiaire de synthèse organique largement utilisé.
|
Formule chimique |
C4H12O4Si |
|
Masse exacte |
152 |
|
Poids moléculaire |
152 |
|
m/z |
152 (100.0%), 153 (5.1%), 153 (4.3%), 154 (3.3%) |
|
Analyse élémentaire |
C, 31,56 ; H, 7,95 ; O, 42.04 ; Si, 18h45 |
|
|
|
Orthosilicate de tétraméthyleest un composé de silicium important largement utilisé dans la synthèse organique, les revêtements, le verre, la céramique et d'autres domaines. Les étapes spécifiques sont les suivantes :
L'équation chimique de la réaction entre le silicate de sodium et l'acide sulfurique pour produire de l'oxygène tétraméthylsilicate et du sulfate de sodium est :
N / A2SiO3 + H2DONC4→ Na2DONC4 + Si(CH3)4
Dans un réacteur sec, ajoutez une certaine quantité de silicate de sodium (Na2SiO3) et de méthanol. Assurez-vous que le silicate de sodium est complètement dissous dans le méthanol.
Ajoutez lentement une certaine quantité d'acide sulfurique comme catalyseur. Faites attention à contrôler le taux d’ajout d’acide sulfurique pour éviter une réaction excessive.
Chauffer le mélange réactionnel à une certaine température et maintenir une température constante. Cette température doit être suffisante pour déclencher la réaction, mais elle n'entraînera pas l'apparition d'autres réactions secondaires.
Pendant le processus de chauffage, le silicate de sodium réagit avec l'acide sulfurique pour produire du sulfate de sodium et de l'oxygène tétraméthylsilicate. Cette réaction est réversible et l'équilibre de la réaction peut être ajusté en contrôlant les conditions de réaction (telles que la température et la durée).
Une fois la réaction terminée, refroidir le mélange réactionnel à température ambiante.
Séparez l’oxygène tétraméthylsilicate généré par des méthodes telles que la filtration ou la centrifugation.
Effectuer des tests de pureté et des analyses de propriétés sur les produits séparés pour garantir que les produits obtenus répondent aux exigences.
Lors de la synthèse de l'oxygène tétraméthylsilicate en laboratoire, les points suivants doivent être pris en compte :
La pureté des matières premières a un impact significatif sur la qualité et le rendement des produits, il est donc nécessaire de s'assurer que le silicate de sodium, le méthanol et l'acide sulfurique utilisés sont tous d'une grande pureté.
La température et la durée de la réaction sont des facteurs importants affectant l'équilibre de la réaction, il est donc nécessaire de contrôler la vitesse de chauffage et la durée de la réaction pour obtenir le meilleur rendement et la meilleure pureté.
Le filtrage et la séparation sont des étapes clés pour obtenir des produits-de haute pureté. Il est donc nécessaire de choisir des méthodes de filtrage et des équipements de séparation appropriés pour éviter la contamination et la perte de produits.
Une autre méthode de synthèse de l'oxygène tétraméthylsilicate consiste à préparer de l'oxygène tétraméthylsilicate en faisant réagir de l'alcool silane avec de l'alcool.
L'équation de réaction entre l'alcool silane et l'alcool :
R1R2SiOH + R3R4OH → R1R2Si(OR3) + OR4H
Parmi eux, R1, R2, R3, R4 sont des groupes organiques, qui peuvent être alkyle, aryle, etc.
L'équation de la réaction d'hydrolyse de l'ester de tétraméthylsilicate :
(CH3)4Si (OR3) → (CH3)4SiO + R3OH
Préparation des matières premières : Silanol, alcool, catalyseur (tel que l'acide sulfurique ou l'acide chlorhydrique).
Mélangez l'alcool de silane avec de l'alcool pour assurer une dissolution complète de l'alcool de silane dans l'alcool.
Ajoutez lentement le catalyseur et remuez uniformément.
Réagir le mélange réactionnel à une certaine température et pression. Au cours du processus de réaction, le groupe hydroxyle de l'alcool silane subit une réaction d'estérification avec l'alcool pour produire un ester de tétraméthylsilicate.
Distiller le mélange réactionnel pour séparer l’ester de tétraméthylsilicate.
La réaction d'hydrolyse de l'ester de tétraméthylsilicate produit de l'oxygène de tétraméthylsilicate.
Orthosilicate de tétraméthyle(TMOS), de formule chimique Si (OCH ∝) ₄, est un liquide incolore et transparent avec un arôme d'ester, mais il s'hydrolyse et se réticule rapidement lorsqu'il est exposé à des environnements humides. En tant que matière première clé dans le domaine de l'organosilicium, les quatre groupes méthoxysilane hydrolysables dans sa structure moléculaire lui confèrent une réactivité unique, ce qui en fait un « champion invisible » irremplaçable dans les domaines de haute-technologie tels que les matériaux à haute-température, les emballages électroniques, les nouvelles énergies et la protection des bâtiments.
1. Matériaux aérospatiaux et à haute-température
Revêtement résistant aux hautes températures : un matériau composite formé par la combinaison de TMOS et de résine phénolique, qui peut résister à des températures supérieures à 1 000 degrés et est largement utilisé dans des environnements extrêmes tels que les tuyères de moteurs de fusée et les couches d'isolation des engins spatiaux. Par exemple, après avoir utilisé un revêtement à base de TMOS sur la coque extérieure d'un certain type d'engin spatial, la température de surface a diminué de 40 % et l'efficacité de la protection thermique a augmenté de 60 % dans des expériences de simulation de rayonnement spatial.
Matériau précurseur de céramique : en tant que précurseur synthétique des céramiques silicatées à haute -température, le TMOS se décompose à haute température pour former une structure de réseau de silice, conférant aux matériaux céramiques une excellente résistance mécanique et stabilité chimique. Les composants céramiques préparés ont été utilisés dans des composants clés tels que des aubes de turbine de moteurs d'avion et des barres de commande de réacteur nucléaire.
2. Emballage électronique, électrique et semi-conducteur
Modification de l'encapsulation époxy : dans l'emballage des semi-conducteurs, l'ajout de TMOS peut réduire le taux d'absorption d'eau de la résine époxy de 66 % et améliorer sa résistance aux chocs thermiques. Un certain fabricant de puces a augmenté le taux de rendement de l'emballage de 91,8 % à 98,5 % en optimisant le contenu TMOS, économisant ainsi plus de 10 millions de yuans en coûts annuels.
Processus de dépôt chimique en phase vapeur (CVD) : le TMOS sert de source de silicium et se décompose en films minces de dioxyde de silicium amorphe au cours du processus CVD, qui sont utilisés pour fabriquer des couches d'isolation de circuits intégrés, des couches de protection photorésistantes, etc. Cependant, le TMOS national de qualité électronique de niveau 9N dépend toujours des importations, ce qui entraîne un écart de 8,2 % dans le taux de rendement des semi-conducteurs nationaux. équipement.
3. Dans le domaine des nouvelles énergies
Revêtement séparateur de batterie au lithium : particules de nano-silice générées parorthosilicate de tétraméthylel'hydrolyse peut être uniformément appliquée sur la surface du séparateur, formant une structure poreuse dense. Les données expérimentales montrent que le taux de retrait thermique de la membrane recouverte de TMOS est inférieur à 1 % à 250 degrés, tandis que la membrane non traitée a un taux de retrait de 35 %, améliorant considérablement la sécurité de la batterie.
Film photovoltaïque anti-reflet : l'introduction de nanomatériaux à base de TMOS dans le film d'encapsulation des modules photovoltaïques peut augmenter la transmission solaire de 2,3 % et augmenter la production annuelle d'énergie d'un seul module d'environ 15 degrés.
Scénarios d'application émergents : le « lien technologique » pour l'innovation intersectorielle
1. Protection des bâtiments et science des matériaux
Amélioration de l'anti-corrosion du béton : le revêtement protecteur formé par la combinaison de TMOS et d'une solution de silicate peut pénétrer à l'intérieur du béton de plus de 10 mm, formant une structure de réseau de silice dense. Dans les environnements corrosifs côtiers, la durée de vie des structures en béton traitées au TMOS est portée à 30 ans, soit trois fois celle des matériaux traditionnels.
Matériau d'isolation thermique aérogel : l'aérogel de silice préparé par la méthode sol gel avec TMOS comme source de silicium a une conductivité thermique aussi faible que 0,012 W/(m · K), ce qui ne représente que 1/3 de celle du panneau de polystyrène. Le panneau isolant qui en est composé a été appliqué dans des scénarios tels que les stations de recherche scientifique dans l'Arctique et les entrepôts frigorifiques à ultra-température.
2. Génie biomédical et tissulaire
Verre bioactif : verre bioactif préparé par frittage à haute température de TMOS mélangé à des sels de calcium et des phosphates, qui peut favoriser l'adhésion et la prolifération des cellules osseuses. Les expériences sur les animaux ont montré que le modèle de défaut osseux implanté avec des échafaudages en verre à base de TMOS peut générer 40 % de nouvel os en plus en 4 semaines par rapport aux matériaux traditionnels.
Support à libération contrôlée de médicament : les nanoparticules de silice mésoporeuses préparées par réaction de condensation d'hydrolyse TMOS, avec une surface spécifique de 1 000 m²/g, peuvent charger la doxorubicine, un médicament de chimiothérapie, et obtenir une libération sensible au pH. Des études précliniques ont confirmé que son effet suppresseur de tumeurs est 2,8 fois supérieur à celui des médicaments gratuits.
3. Electronique grand public et matériaux intelligents
Flexible display packaging: TMOS based inorganic organic hybrid material, with high light transmittance (>92%) et un faible module de flexion (<1GPa), can meet the strict requirements of foldable screen phones for packaging layers. After using this material in the latest folding machine of a certain brand, the screen bending life has exceeded 500000 times.
Revêtement auto-réparateur : en introduisant des liaisons covalentes dynamiques, les dérivés TMOS peuvent être utilisés pour préparer des revêtements dotés d'une fonction d'auto-réparation-des rayures. Lors de tests d'usure quotidiens simulés, les rayures sur la surface du revêtement peuvent disparaître complètement en 30 minutes, avec un taux de récupération de 98 %.
1. Processus de synthèse vert
Optimisation du système catalytique : la synthèse TMOS traditionnelle utilise la méthode au tétrachlorure de silicium, qui génère une grande quantité de gaz résiduaires HCl. Le nouveau catalyseur à tamis moléculaire peut réaliser une estérification directe du méthanol et de la poudre de silicium, avec un taux d'utilisation atomique augmenté à 95 % et une réduction de 80 % des émissions d'échappement.
Technologie de recyclage en boucle fermée : un système de cycle de « régénération par hydrolyse » a été développé pour répondre aux caractéristiques d'hydrolyse irréversible du TMOS. En contrôlant les conditions de réaction, le taux de récupération de l'élément silicium dans les déchets liquides peut être augmenté jusqu'à 90 % et le coût par tonne de produit peut être réduit de 2 000 yuans.
2. Développement de matériaux haute-performances
Matériaux fonctionnels à gradient : en utilisant la réaction de copolymérisation du TMOS et des monomères organosiliciés, des matériaux à gradient avec des coefficients de dilatation thermique changeant continuellement peuvent être préparés. Ce matériau a été utilisé dans les systèmes de protection thermique des engins spatiaux, résolvant efficacement le problème de fissuration provoqué par les contraintes thermiques des matériaux traditionnels.
Résine d'impression 3D : En régulant le taux d'hydrolyse du TMOS, une résine durcissable aux UV spécialement conçue pour l'impression 3D a été développée. Sa précision d'impression atteint 20 μm, ce qui peut être utilisé pour fabriquer des dispositifs de haute-précision tels que des puces microfluidiques et des lentilles optiques.
3. Intégration interdisciplinaire et innovation
Encapsulation de points quantiques :Orthosilicate de tétraméthylela coque à base de dioxyde de silicium peut passiver efficacement les défauts de surface des points quantiques, augmentant ainsi le rendement quantique de fluorescence à 85 %. Cette technologie a été appliquée aux modules de rétroéclairage Mini LED, avec un taux de couverture de la gamme de couleurs dépassant 120 % du NTSC.
Matériau d'interface neuronale : les dérivés TMOS sont combinés avec des polymères conducteurs pour préparer un revêtement d'électrode neuronale qui allie biocompatibilité et conductivité. Dans les expériences sur les primates, le revêtement peut enregistrer de manière stable les signaux neuronaux pendant plus de 6 mois, fournissant ainsi un support matériel clé pour la technologie d'interface cerveau-ordinateur.
étiquette à chaud: orthosilicate de tétraméthyle cas 681-84-5, fournisseurs, fabricants, usine, vente en gros, acheter, prix, vrac, à vendre