Drei verschiedene Arten von Silikonölen mit niedrigem{0}}Wasserstoffgehalt: seitlicher Wasserstoffgehalt, terminaler Wasserstoff und end{1}seitiger Wasserstoff

Welche drei verschiedenen Arten wasserstoffarmer Silikonöle gibt es?

Seitlicher Wasserstoffgehalt, terminaler Wasserstoff und end-seitiger Wasserstoff

Kernkonzept: Position des aktiven Wasserstoffs (Si-H)

Das Rückgrat von Silikonöl besteht aus abwechselnden Silizium- (Si) und Sauerstoffatomen (O). Einige an Siliziumatome gebundene Methylgruppen (-CH₃) werden durch Wasserstoffatome (-H) ersetzt und bilden reaktive Silizium--Wasserstoffbindungen (Si-H). Basierend auf der Position dieser Si-H-Bindungen in der Molekülkette können Silikonöle wie folgt klassifiziert werden:

Silikonöle mit niedrigem-Wasserstoffgehalt und seitlichem-Wasserstoffgehalt

Silikonöle mit niedrigem-Wasserstoffgehalt

Terminal-seitige-wasserstoffarme Silikonöle mit niedrigem-Wasserstoffgehalt

1. Seitliches-Wasserstofftyp-Silikonöl mit niedrigem-Wasserstoffgehalt

. Eigenschaften der Molekülstruktur: Aktiver Wasserstoff (Si-H) ist hauptsächlich an die Seitengruppen des Molekülrückgrats gebunden. Man kann es sich als eine lange Siloxankette vorstellen, an deren „Körper“ viele Si-H-Gruppen wachsen. Seine typische Struktureinheit ist (CH₃)HSiO.

Vereinfachte Strukturformel:

(CH₃)₃SiO-[(CH₃)₂SiO]ₐ-[(CH₃)HSiO]ₑ-Si(CH₃)₃

(Wobei ₑ die Anzahl der wasserstoffhaltigen Segmente darstellt und den Wasserstoffgehalt bestimmt)

. Chemische Eigenschaften:

Hohe Vernetzungsdichte: Jede Molekülkette weist typischerweise mehrere Si-H-Reaktionsstellen auf.

Hauptreaktionen: Si-H-Bindungen reagieren hauptsächlich mit Molekülen oder Polymeren, die ungesättigte Bindungen (z. B. Vinylgruppen) enthalten, durch Hydrosilylierungsreaktionen, um ein vernetztes Netzwerk zu bilden.

. Hauptanwendungen:

Vernetzungsmittel (Härter) für flüssigen Silikonkautschuk vom -Typ: Dies ist seine Hauptanwendung. Unter der Wirkung eines Platinkatalysators erfolgt eine Additionsreaktion mit end-Vinylsilikonöl, wodurch die linearen Silikonölmolekülketten zu einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur verknüpft werden und dadurch eine Aushärtung erreicht wird. Die Menge und der Wasserstoffgehalt des Side-hydrogen-Silikonöls steuern direkt die Vernetzungsdichte und Härte des Silikonkautschuks.

Textilveredelung: Als wichtiger Bestandteil von Imprägniermitteln können seine Si-H-Bindungen unter Einwirkung eines Katalysators mit den Hydroxylgruppen auf der Faseroberfläche reagieren und einen starken wasserfesten Film bilden.

Antihaft--Papier: Wird bei der Herstellung von Trennpapier/-folie verwendet.

2. Wasserstoff-terminiertes Silikonöl mit niedrigem-Wasserstoffgehalt

. Eigenschaften der Molekülstruktur: Aktiver Wasserstoff (Si-H) befindet sich an beiden Enden der Molekülkette. Stellen Sie es sich als eine Siloxankette mit Si-H-Gruppen sowohl am „Kopf“ als auch am „Schwanz“ vor.

Vereinfachte Strukturformel:
H(CH₃)₂SiO-[(CH₃)₂SiO]ₙ-Si(CH₃)₂H

. Chemische Eigenschaften:

Kettenwachstum/End-Verkappung: Jedes Molekül hat nur zwei Reaktionsstellen (an beiden Enden der Kette), was es ideal für Kettenwachstumsreaktionen macht.

Hauptreaktion: Auch über Hydrosilylierung, reagiert jedoch hauptsächlich mit divinyl-terminierten Silikonölen, wodurch die Molekülkette kontinuierlich verlängert und das Molekulargewicht und die Viskosität des Produkts deutlich erhöht werden. Es kann auch als Endverkappungsmittel fungieren und mit den Enden von Polymerketten reagieren, die funktionelle Gruppen (wie Hydroxyl, Vinyl) enthalten.

. Hauptanwendungen:

Silikonöl-Kettenverlängerung: Reagiert mit ,ω-Divinylpolydimethylsiloxan, um Silikonöle mit höheren Molekulargewichten und spezifischen Viskositäten zu synthetisieren.

Synthese von Blockcopolymeren: Wird zur Herstellung von Blockcopolymeren wie Silikon-Polyurethan und Silikon-Epoxidharzen verwendet, die als weiche Segmente oder Modifikatoren zur Verbesserung der Oberflächeneigenschaften von Materialien (z. B. Haptik, Abriebfestigkeit) dienen.

Modifikatoren für Polymermaterialien: Werden verwendet, um Polymere durch Reaktionen zu verschließen oder aufzupfropfen und ihnen hydrophobe, schmierende und andere Eigenschaften zu verleihen.

3. Endständiges Wasserstoff--Silikonöl mit niedrigem-Wasserstoffgehalt

. Molekulare Strukturmerkmale:
Dabei handelt es sich um eine Kombination aus seitlichem -Wasserstoff und terminalem Wasserstoff. Seine Molekülkette enthält sowohl seitliche -H-Gruppen als auch terminale Si-H-Gruppen.

Vereinfachte Strukturformel (Beispiel):
H(CH₃)₂SiO-[(CH₃)₂SiO]ₐ-[(CH₃)HSiO]ₑ-Si(CH₃)₂H

. Chemische Eigenschaften:

Kombiniert Vernetzungs- und Kettenverlängerungsfunktionen: Die terminalen Si-H-Gruppen können Kettenwachstum bewirken, und die seitlichen -H-Gruppen können Vernetzung bewirken.

Flexible Funktionen: Seine Eigenschaften liegen zwischen denen von seitlichem Wasserstoff und terminalem Wasserstoff und ermöglichen eine präzise Steuerung seiner Reaktivität und der Struktur des Endprodukts basierend auf dem Verhältnis von terminalen zu seitlichen Wasserstoffen im Moleküldesign.

. Hauptanwendungen:

Hochleistungs--Silikonkautschuk: In einigen speziellen Kautschukformulierungen kann es gleichzeitig am Kettenwachstum und der Vernetzung beteiligt sein und so zur Bildung eines gleichmäßigeren Elastomernetzwerks mit besseren mechanischen Eigenschaften beitragen.

Spezialharze und -beschichtungen: Werden in komplexen Systemen verwendet, die sowohl eine molekulare Kettenverlängerung als auch eine mäßige Vernetzung erfordern, um ein spezifisches Gleichgewicht aus Härte, Zähigkeit und Haftung zu erreichen.

Klebstoffe: Als reaktive Komponenten sorgen sie für eine stärkere Kohäsionsfestigkeit und Bindungseigenschaften.

Zusammenfassung und Vergleichstabelle

Wichtige Auswahlfaktoren

Bei der Auswahl des zu verwendenden Silikonöltyps mit niedrigem{0}}Wasserstoffgehalt sollten die folgenden Punkte berücksichtigt werden:

Erforderliche Funktion: Ist es notwendig, ein dreidimensionales Netzwerk zu bilden (Vernetzung, seitliche Wasserstoffe auswählen) oder die Molekülkette zu verlängern (Kettenverlängerung, terminale Wasserstoffe auswählen) oder beides (terminale seitliche Wasserstoffe auswählen)?

Reaktivität und Vernetzungsdichte: Ein höherer seitlicher Wasserstoffgehalt führt zu einer größeren potenziellen Vernetzungsdichte und das ausgehärtete Material ist im Allgemeinen härter.

Steuerbarkeit der Molekülstruktur: Terminale Wasserstoffstrukturen sind gut{0}}definiert und eignen sich besser für die Synthese von Polymeren mit wohl{1}}definierten Strukturen.