Hızlı Arama
3-Üreidopropiltrimetoksisilan (UPTMS), inorganik ve organik malzemeler arasındaki uyumluluğu artırmak için bir bağlayıcı madde olarak yaygın olarak kullanılan bir organosilan bileşiğidir.
Molekül, iki farklı fonksiyonel kısım içerir: cam, metal ve mineral dolgu maddeleri gibi inorganik substratlarla kovalent bağlar oluşturabilen bir trialkoksi silan grubu; ve hidrojen bağı ve organik polimerlerle etkileşim için reaktif alanlar sağlayan bir üreido grubu.
CAS Numarası: 23843-64-3
Eş anlamlılar:
N-[3-(Trimetoksisilil)propil]üre, γ-Üreidopropiltrimetoksi silan,3-TMSU,UPTMS, Silan, trimetoksi(3-üreidopropil)-,3-(Trimetoksisilil)propilüre
UPTMS gibi silan bağlayıcı ajanların kullanımı, malzeme biliminde devrim yaratarak kompozitlerde, kaplamalarda ve yapıştırıcılarda gelişmiş mekanik özellikler, iyileştirilmiş yapışma ve kimyasal direnç sağladı.
UPTMS'yi diğer silanlardan ayıran özellik, ek etkileşimlere olanak sağlaması ve bu sayede yüksek performanslı malzemelerde ve yüzey modifikasyonunda değerli bir katkı maddesi haline gelmesidir.
Bu makale, 3-üreidopropiltrimetoksi silanın kimyasal kimliğinden, sentezinden ve reaksiyon mekanizmalarından çeşitli endüstrilerdeki uygulamalarına, güvenlik hususlarına ve gelecek beklentilerine kadar tüm bilimsel profilini incelemektedir.
Kimyasal Kimlik ve Yapı
Kimyasal İsim ve Tanımlayıcılar
IUPAC Adı: 3-(Trimetoksisilil)propilüre
Yaygın Adı: 3-Üreidopropiltrimetoksi silan
CAS Numarası: 23843-64-3
Moleküler Formül: C7H18N2O4Si
Moleküler Ağırlık: 222,32 g/mol
Moleküler Yapı
Molekül şunlardan oluşur:
Nem varlığında kolayca silanollere (–Si–OH) hidrolize olan üç metoksi grubuna (–OCH3) bağlı bir silikon atomu.
Silisyum ile üreido grubunu birbirine bağlayan bir propil bağlayıcı (üç karbon zinciri).
Hidrojen bağı oluşturabilen ve ikincil kimyasal reaksiyonlara girebilen bir üreido fonksiyonel grubu (–NH–CO–NH2).
Silisyum merkez, inorganik substratlarla kovalent bağ oluşturmaya olanak tanırken, üre grubu organik maddelerle etkileşim olanaklarını artırarak çok işlevlilik sağlıyor.
Fizikokimyasal Özellikler
Fiziksel Özellikler
Görünüm: Renksiz ila soluk sarı sıvı
Koku: Hafif, silanların karakteristik kokusu
Yoğunluk: 25 °C'de yaklaşık 1,07 g/cm³
Kaynama Noktası: Atmosfer basıncında yaklaşık 270 °C
Parlama Noktası: >100 °C, orta derecede yanıcılığı gösterir
Kırılma İndeksi: ~1.426
Viskozite: Düşük ila orta, formülasyonlarda kolay karıştırmayı kolaylaştırır
Kimyasal Özellikler
Hidroliz: Nem hassasiyeti yüksektir; metoksi grupları su varlığında hızla silanollere hidrolize olur ve metanol açığa çıkar.
Reaktivite: Yüzeylerdeki hidroksil gruplarıyla reaksiyona girerek siloksan bağları (Si–O–Si) oluşturur ve güçlü kovalent bağlar oluşturur.
Çözünürlük: Suda çözünmez ancak neme maruz kaldığında hidrolize olur. Alkol, toluen ve aseton gibi organik çözücülerde çözünür.
pH: Hidrolizden sonra sulu çözeltide nötr ila hafif asidik.
İstikrar
Raf Ömrü: Kuru ve inert atmosfer koşullarında depolandığında genellikle 6-12 ay stabildir.
Hassasiyet: Polimerizasyonu ve bozunmayı hızlandırabilen neme ve asidik/bazik koşullara karşı hassastır.
Sentez ve Üretim
İşlenmemiş içerikler
3-Aminopropiltrimetoksi silan (APTMS): Amino grubu içeren silan öncüsü olarak görev yapar.
Üre veya izosiyanatlar: Aminle reaksiyona girerek üreidonun işlevselliğini sağlarlar.
Sentetik Rota
Birincil sentetik yol, kontrollü koşullar altında APTMS'nin amino fonksiyonel grubuna üre nükleofilik eklenmesini içerir.
Reaksiyon genellikle metoksi gruplarının erken hidrolizini önlemek için toluen veya metanol gibi susuz organik çözücülerde gerçekleştirilir.
Katalizör: Bazen asit veya baz katalizörleri üre oluşumu adımını kolaylaştırır.
Saflaştırma: Reaksiyona girmeyen maddelerin damıtma veya yeniden kristalleştirme yoluyla uzaklaştırılması.
Alternatif Yöntemler
İzosiyanat ara maddeleri ayrıca üre grubu tanıtımında da kullanılabilir ve bazı proseslerde daha yüksek seçicilik ve verim sağlar.
Endüstriyel Hususlar
Üretim sırasında silanın erken yoğuşmasını önlemek için nemden arındırılması kritik öneme sahiptir.
Sıcaklığın ve stokiyometrinin dikkatli kontrolü, ürün saflığını ve verimini optimize eder.
Metanol bir yan üründür ve düşük basınç altında uzaklaştırılır.
Analitik Yöntemler
Nükleer Manyetik Rezonans (NMR)
1H NMR ve 13C NMR metoksi gruplarının, propil zincirinin ve üre işlevselliğinin varlığını doğrulamaktadır.
Karakteristik kimyasal kaymalar metil protonları (~3,6 ppm), metilen protonları (~1,4–3,5 ppm) ve üre NH protonları (6–8 ppm) için ortaya çıkar.
Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR)
Güçlü emilim bantları:
Si–O–CH3 1100 cm⁻¹ civarında uzanıyor
Üreido grubunun yaklaşık 3300 cm⁻¹ N–H gerilmesi
Ürenin ~1650 cm⁻¹'de C=O gerilmesi
Hidroliz ve yoğunlaşmadan sonra Si–O–Si bantları (~1000–1100 cm⁻¹)
Gaz Kromatografisi-Kütle Spektrometrisi (GC-MS)
Saflık analizinde ve metanol gibi uçucu safsızlıkların tespitinde kullanılır.
Termogravimetrik Analiz (TGA) ve Diferansiyel Taramalı Kalorimetri (DSC)
Isıl kararlılığı ve ayrışma profilini belirleyin.
Yüzey Analitik Teknikleri
X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), işlenmiş yüzeylerdeki element kompozisyonunu değerlendirir.
Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), silan uygulamasından sonra yüzey morfolojisindeki değişiklikleri değerlendirir.
Hidroliz ve Yoğunlaşma Davranışı
Hidroliz Kinetiği
Hidroliz hızı şunlara bağlıdır:
pH: Asidik ve bazik koşullar hidrolizi hızlandırır; nötr pH ise yavaşlatır.
Sıcaklık: Yüksek sıcaklıklar reaksiyon hızlarını artırır.
Su konsantrasyonu: Yüksek nem hidroliz hızını artırır.
Yoğunlaşma ve Polimerizasyon
Hidrolizden sonra silanol grupları yoğunlaşarak polisiloksan ağlarını oluşturur.
Polimerizasyon derecesi film oluşumunu, çapraz bağ yoğunluğunu ve nihai malzeme özelliklerini etkiler.
Uygulamalar
Yapışma Promotörleri
UPTMS, organik reçineler ile inorganik substratlar arasındaki bağı, her iki fazı kimyasal olarak birbirine bağlayarak güçlendirir.
Üreido fonksiyonu, arayüz dayanıklılığını artıran ikincil bağlanma mekanizmalarına izin verir.
Cam ve metallerin yapıştırılmasında epoksi ve poliüretan yapıştırıcılarda kullanılır.
Dayanıklılığı ve neme ve ısıl döngüye karşı direnci artırır.
Kaplamalar ve Sızdırmazlık Maddeleri
Kaplamalarda UPTMS şunlara katkıda bulunur:
Geliştirilmiş yüzey yapışması
Artırılmış hava ve aşınma direnci
Geliştirilmiş kimyasal direnç
Siloksan ağları aracılığıyla su iticilik
Mineral Yüzey İşlemleri
UPTMS şu dolgu maddelerini tedavi eder:
Silika
Talk
Kalsiyum karbonat
Bu işlem polimer matrisler içindeki dispersiyonu iyileştirir ve kompozit arayüzleri güçlendirir.
Kompozitler
Elyaf takviyeli kompozitlerin mekanik özelliklerini (çekme mukavemeti, darbe direnci) artırır.
Otomotiv, havacılık ve inşaat sektörlerinde kullanılır.
Hibrit Organik-İnorganik Malzemeler
Sol-jel kimyasında UPTMS, şeffaf, esnek veya hidrofobik kaplamalar gibi özel özelliklere sahip hibrit malzemeler oluşturan moleküler bir köprü görevi görür.
Endüstriyel Kullanım Örnek Çalışmaları
Otomotiv Endüstrisi
Araç ön camlarında poliüretan yapıştırıcılarla camları birbirine bağlamak için kullanılır, hava koşullarına dayanıklı ve uzun ömürlü contalar sağlar.
Elektronik
Polimerik dielektriklerin yapışmasını iyileştirmek için cam ve silika alt tabakaların yüzey fonksiyonelleştirilmesi.
Yapı
Beton ve duvarcılıkta kullanılan sızdırmazlık maddelerini ve yapıştırıcıları güçlendirir, uzun ömürlü olmalarını ve nem direncini artırır.
Reçineler ve Polimerlerle Uyumluluk
Epoksi reçineler: Güçlü kovalent ve hidrojen bağları oluşturur, mükemmel uyumludur.
Poliüretanlar: İzosiyanat gruplarıyla iyi reaksiyona girerek tokluğu artırır.
Akrilikler: Hidrojen bağı yoluyla orta düzeyde uyumluluk.
Polyesterler: İyi yapışma özelliği.
Fenolikler: Özel yapıştırıcılar için uygundur.
Performansı optimize etmek için her formülasyon için uyumluluk testi yapılması önemlidir.
Substratlarla Reaktivite
UPTMS, hidroksil grupları içeren substratlarla güçlü kimyasal bağlar oluşturur:
Cam ve silika: Kovalent Si–O–Si bağları sağlam arayüzler oluşturur.
Oksit tabakalı metaller (Al, Ti, Fe): Kovalent Si–O–M bağları yapışma bölgeleri oluşturur.
Mineral dolgu maddeleri: Dolgu maddesi-matris etkileşimini artırır.
Yüzey Modifikasyon Yetenekleri
Tedavi koşullarına bağlı olarak hidrofilisite/hidrofobisite kazandırır.
Dolgu maddelerinin aglomerasyonunu azaltır ve dispersiyonu iyileştirir.
Arayüzey yapışmasını artırarak daha iyi mekanik özelliklere yol açar.
Nanoteknolojide Fonksiyonelleştirme
Silika ve titanyum nanopartiküllerinin yüzey modifikasyonu nanokompozitlerde dispersiyonu ve arayüz bağlarını artırır.
Fonksiyonelleştirilmiş yüzeyler, elektronik ve biyomedikal uygulamalarda polimerlerle uyumluluğu artırır.
3-ÜREİDOPROPİLTRİMETOKSİSİLAN HAKKINDA GÜVENLİK BİLGİLERİ
İlk yardım önlemleri:
İlk yardım önlemlerinin açıklaması:
Genel tavsiye:
Bir doktora danışın.
Bu güvenlik bilgi formunu görevli doktora gösterin.
Tehlikeli bölgeden uzaklaşın:
Solunması halinde:
Solunması halinde kişiyi temiz havaya çıkarın.
Nefes almıyorsa suni teneffüs yapın.
Bir doktora danışın.
Cilt ile temas halinde:
Kirlenmiş giysilerinizi ve ayakkabılarınızı hemen çıkarın.
Bol su ve sabunla yıkayınız.
Bir doktora danışın.
Gözle temas halinde:
En az 15 dakika boyunca bol su ile iyice yıkayın ve bir doktora danışın.
Hastaneye nakil sırasında gözlerinizi yıkamaya devam edin.
Yutulması halinde:
Kusturmaya çalışmayın.
Bilinci yerinde olmayan bir kişiye asla ağızdan bir şey vermeyin.
Ağzınızı su ile çalkalayın.
Bir doktora danışın.
Yangınla mücadele tedbirleri:
Söndürme ortamı:
Uygun söndürme ortamı:
Su spreyi, alkole dayanıklı köpük, kuru kimyasal veya karbondioksit kullanın.
Madde veya karışımdan kaynaklanan özel tehlikeler
Karbon oksitler, Azot oksitler (NOx), Hidrojen klorür gazı
İtfaiyecilere tavsiyeler:
Gerektiğinde yangınla mücadele için bağımsız solunum cihazı kullanın.
Kazara salınıma karşı önlemler:
Kişisel önlemler, koruyucu ekipman ve acil durum prosedürleri
Kişisel koruyucu ekipmanlarınızı kullanın.
Buhar, sis veya gazını solumaktan kaçınınız.
Personeli güvenli alanlara tahliye edin.
Çevresel önlemler:
Güvenliyse daha fazla sızıntı veya dökülmeyi önleyin.
Ürünün giderlere kaçmasına izin vermeyiniz.
Çevreye deşarj edilmesinden kaçınılmalıdır.
Muhafaza ve temizleme yöntemleri ve malzemeleri:
İnert emici bir madde ile emdirin ve tehlikeli atık olarak bertaraf edin.
Uygun, kapalı kaplarda imha edilmek üzere saklayınız.
Taşıma ve depolama:
Güvenli kullanım için önlemler:
Buhar veya sisin solunmasından kaçınınız.
Herhangi bir uyumsuzluk dahil olmak üzere güvenli depolama koşulları:
Kabı sıkıca kapalı olarak kuru ve iyi havalandırılan bir yerde saklayınız.
Açılan kaplar dikkatlice tekrar kapatılmalı ve sızıntıyı önlemek için dik tutulmalıdır.
Depolama sınıfı (TRGS 510): 8A: Yanıcı, aşındırıcı tehlikeli maddeler
Maruziyet kontrolleri/kişisel koruma:
Kontrol parametreleri:
İşyeri kontrol parametrelerine sahip bileşenler
Mesleki maruziyet sınır değerlerine sahip hiçbir madde içermez.
Pozlama kontrolleri:
Uygun mühendislik kontrolleri:
İyi endüstriyel hijyen ve güvenlik uygulamalarına uygun şekilde kullanın.
Molalardan önce ve iş günü sonunda ellerinizi yıkayın.
Kişisel koruyucu ekipman:
Göz/yüz koruması:
Sıkı oturan güvenlik gözlüğü.
Yüz siperi (en az 8 inç).
NIOSH (ABD) veya EN 166(AB) gibi uygun hükümet standartlarına göre test edilmiş ve onaylanmış göz koruma ekipmanlarını kullanın.
Cilt koruması:
Eldivenle tutun.
Eldivenler kullanılmadan önce kontrol edilmelidir.
Uygun eldiven kullanın
Bu ürünün ciltle temas etmesini önlemek için eldivenin dış yüzeyine dokunmadan çıkarma tekniğini kullanın.
Kirlenmiş eldivenleri kullanımdan sonra yürürlükteki yasalara ve iyi laboratuvar uygulamalarına uygun şekilde atın.
Ellerinizi yıkayın ve kurulayın.
Tam iletişim:
Malzeme: Nitril kauçuk
Minimum katman kalınlığı: 0,11 mm
Atılım süresi: 480 dk
Test edilen malzeme: Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, Beden M)
Sıçrama teması
Malzeme: Nitril kauçuk
Minimum katman kalınlığı: 0,11 mm
Atılım süresi: 480 dk
Test edilen malzeme: Dermatril (KCL 740 / Aldrich Z677272, Beden M)
Herhangi bir özel kullanım senaryosuna onay verildiği şeklinde yorumlanmamalıdır.
Vücut Koruması:
Kimyasallara karşı koruyucu tam tulum, Koruyucu donanımın türü, belirli iş yerindeki tehlikeli maddenin konsantrasyonuna ve miktarına göre seçilmelidir.
Solunum koruması:
Risk değerlendirmesi hava temizleyici solunum cihazlarının uygun olduğunu gösteriyorsa, mühendislik kontrollerine yedek olarak çok amaçlı kombinasyon (US) veya ABEK (EN 14387) tipi solunum cihazı kartuşlu tam yüz solunum cihazı kullanın.
Eğer solunum cihazı tek koruma aracınızsa, tam yüz hava beslemeli bir solunum cihazı kullanın.
NIOSH (ABD) veya CEN (AB) gibi uygun hükümet standartlarına göre test edilmiş ve onaylanmış solunum cihazlarını ve bileşenlerini kullanın.
Çevresel maruziyetin kontrolü
Güvenliyse daha fazla sızıntı veya dökülmeyi önleyin.
Ürünün giderlere kaçmasına izin vermeyiniz.
Çevreye deşarj edilmesinden kaçınılmalıdır.
Kararlılık ve tepkime:
Kimyasal kararlılık:
Tavsiye edilen depolama koşullarında kararlıdır.
Uyumsuz malzemeler:
Güçlü oksitleyici maddeler:
Tehlikeli ayrışma ürünleri:
Yangın şartlarında tehlikeli ayrışma ürünleri oluşur.
Karbon oksitler, Azot oksitler (NOx), Hidrojen klorür gazı.
Bertaraf hususları:
Atık arıtma yöntemleri:
Ürün:
Fazla ve geri dönüştürülemeyen atıklarınızı lisanslı bir bertaraf şirketine sunun.
Bu materyali bertaraf etmek için lisanslı bir profesyonel atık bertaraf hizmetiyle iletişime geçin.
Kirlenmiş ambalaj:
Kullanılmayan ürün olarak atın
