四甲基二硅氮烷的应用与有关研究

概述

四甲基二硅氮烷是一种分子式为C₄H₁₅NSi₂，分子量133.3396的有机化合物，性状为透明无色至淡的黄色液体。该物质常作硅烷化试剂和还原剂，对于空气与湿度敏感，需在惰性气体下保存。四甲基二硅氮烷的部分物理数据如下：密度0.752 g/mL at 25 ℃(lit.)，熔点99-100 ℃，沸点99-100 ℃，折射率n20/D 1.404(lit.)，蒸汽压25.776mmHg at 25℃。

应用

硅橡胶领域涉及一种液态硅橡胶及其制备方法。相关液态硅橡胶包括以下重量份数原料：105-140份乙烯基聚硅氧烷，0.15-0.35份铂络合物，30-40份白炭黑，1-4份白炭黑改性剂，7-12份聚二甲基硅氧烷，5-8份六甲基二硅氮烷，16-25份MQ硅树脂；白炭黑改性剂包括四甲基二硅氮烷，八甲基环四硅氮烷，乙烯基三甲氧基硅烷，四甲基二硅氮烷，八甲基环四硅氮烷，乙烯基三甲氧基硅烷以重量比为1:(0.5-0.8):(0.15-0.25)的比例混合。上述制备方法具有在保持液态硅橡胶流动性的同时提高撕裂强度的优点[1]。

另外，文献还报道了一种分子筛型重金属固化剂的制备方法。该固化剂由铬铁渣、磷酸二氢钾、四甲基二硅氮烷、偏铝酸钠、水玻璃、硝酸银等原料制成。通过抽滤制备半干凝胶生产分子筛，不仅提高了反应釜中的固含量，还降低了单位质量分子筛生产能耗。在此基础上对其进行硅烷化改性，并引入钙系磷酸盐化学键合材料，一方面降低了分子筛的静态和动态水吸附量，提高疏水性，减少水吸附造成的重金属固化位点减少，另一方面利用羟基磷灰石对重金属离子进行吸附，在分子筛的催化作用下发生离子交换，形成相应的重金属磷酸盐，实现了重金属持久、高效地固化在固化剂中[2]。

有关研究

近年来，由于燃料乙醇的普遍应用，渗透汽化(PV)分离乙醇/水混合体系得到了越来越广泛的关注。相比于精馏，蒸馏等传统方法，渗透汽化具有低能耗，高经济性和利于减缓产物抑制，提高生物发酵效率等优势，被认为是最具潜力的新型分离方法之一。渗透汽化技术的关键和核心是制备高通量，高选择性，稳定性好的优先透醇膜。目前，聚二甲基硅氧烷被认为是最具竞争力的优先透醇膜材料。 以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为分离膜材料，通过掺杂疏水改性的Silicalite-1分子筛提高其分离效果，分别在有机板式基底(PS)和无机管式基底(Al₂O₃)上制备Silicalite-1/PDMS纳米杂化复合膜，并考察其对醇/水混合体系的渗透汽化分离性能。首先，通过水热法合成了不同粒径的Silicalite-1分子筛，分别采用三种硅烷偶联剂对Silicalite-1分子筛进行改性，考察了改性前后硅烷偶联剂的结构和形貌变化。采用刮膜法在聚砜(PS)基膜上制备Silicalite-1/PDMS板式杂化复合膜，研究分子筛粒径，添加量以及不同改性方法对板式杂化复合膜渗透汽化性能的影响。考察操作条件对N-Silicalite-1/PDMS板式杂化复合膜渗透汽化性能的影响。结果表明，添加粒径为100nm且使用四甲基二硅氮烷改性Silicalite-1分子筛的板式杂化复合膜渗透汽化性能最优。当进料液温度为60℃，乙醇浓度为5wt.%时，分离膜的渗透通量为400g/(m²·h)，分离因子为14.7。为了进一步提高杂化复合膜的渗透通量，以Al₂O₃陶瓷管为基膜，通过浸渍提拉法制备了Silicalite-1/PDMS管式杂化复合膜。实验考察浸渍提拉条件和PDMS含量对管式复合膜渗透汽化性能的影响，确定最优的制膜工艺。相比于掺杂工业化ZSM-5分子筛的复合膜，Silicalite-1/PDMS管式杂化复合膜具有更高的分离因子，而ZSM-5/PDMS管式杂化复合膜则表现出较高的渗透通量[3]。

参考文献

[1]王海平.一种液态硅橡胶及其制备方法:CN202210423581.4[P].CN202210423581.4.

[2]芮明功.一种分子筛型重金属固化剂的制备方法.

[3]刘吉达.Silicalite-1/PDMS纳米杂化复合膜的制备和性能研究[D].北京工业大学,2013.