Читать книгу Silicium- und Nanotechnologie für Lacksysteme - Frank Groß - Страница 18

Alkoxy- oder Acetoxysilane [21] werden üblicherweise aus den Silanen oder den Chlorsilanen durch Umsetzung mit den entsprechenden Alkoholen hergestellt.

Abbildung 4.8: Tetrachlorsilan reagiert mit Methanol zu Tetramethoxysilan und HCl

Die handelsüblichen Silane sind Methanolate, wie in dem Beispiel in siehe siehe Abbildung 4.8 , Ethanolate oder Acetate.

Abbildung 4.9: Übersicht marktüblicher Alkoxyde und Acetate am Beispiel des Tetrasilans

Die in siehe Abbildung 4.9 dargestellten drei Derivate eines Silans sind üblicherweise auf dem Markt verfügbar. Die Methoxyvariante ist am gängigsten, deshalb wird in den folgenden Kapiteln bei der Darstellung der unterschiedlichen Silane auf die Methoxyvariante der Schwerpunkt gelegt. Die entsprechenden Chlorsilane können natürlich auch direkt eingesetzt werden. Aufgrund der sehr hohen Reaktivität und dem Nebenprodukt HCl, sind sie zu Beschichtungszwecken eher unüblich. Die Reaktivität mit Wasser ist bei den Chlorsilanen am höchsten, dann folgt TAS, TMOS und TEOS als am wenigsten reaktive Verbindung. Je länger die Alkoholkette ist und je sterisch verzweigter, desto kontinuierlicher nimmt die Reaktivität ab. Mit aromatischen Alkoholen werden wiederum sehr hydrolysestabile Materialien erhalten [22] (siehe Kapitel 5.6.1).

Tabelle 4.5: Auswahl handelsüblicher Alkoxysilane
Silan,Abkürzung,CAS-Nr.	Struktur	Molmasse[g/mol]	Feststoff(als Oxid)
TetramethoxysilanTMOS681-84-5		152,22	39,5 %
MethyltrimethoxysilanMTMS1185-55-3		136,22	49,3 %
DimethyldimethoxysilanDMDMS1112-39-6		120,22	61,7 %
PropyltrimethoxysilanPTMS1067-25-0		164,28	58,0 %
IsobutyltrimethoxysilanIBTMS18395-30-7		178,3	61,3 %
IsooctyltrimethoxysilaniOTMS34396-03-7		234,41	70,6 %
OctyltrimethoxysilanOTMS3069-40-7		234,41	70,6 %
1H,1H,2H,2H- Perfluorooctyl-trimethoxysilanPFTMS85857-16-5		468,28	86,5 %
HexadecyltrimethoxysilanHDMS16415-12-6		346,68	80,1 %
PhenyltrimethoxysilanPhTMS2996-92-1		198,3	65,2 %

Die Silane können unterschiedliche Funktionen in Netzwerken ausüben. Die oben erwähnten TMOS oder TEOS werden als Rohstoff zur Herstellung eines Glasnetzwerkes oder zur Oberflächenmodifizierung von Partikeln eingesetzt. Weitergehende Informationen dazu in Kapitel 5.6 (Sol-Gel-Technologie).

Eine organische Modifizierung in Form einer Kohlenstoffkette hat unterschiedliche Auswirkungen in Lacksystemen. Sie werden zur Flexibilisierung, als sogenannte Netzwerkwandler oder zur Hydrophobierung von Oberflächen und Partikeln eingesetzt. In der Tabelle 4.5 sind die handelsüblichen, verfügbaren Verbindungen mit ihren Eigenschaften gelistet.

Diese Auswahl an gängigen Silanen können als Netzwerkwandler eingesetzt werden, wobei diese ausnahmslos nur ins anorganische Netzwerk, an Partikeloberflächen oder mit sich selbst kondensieren.

Neben den Silanen mit ein oder mehreren Kohlenstoffketten bzw. Fluorketten gibt es auch eine Vielzahl von Silanen, die funktionelle Gruppen in der Kohlenstoffkette aufweisen.

Tabelle 4.6: Alkoxysilane mit funktionellen Gruppen in der Seitenkette
Silan,Abkürzung,CAS-Nr.	Struktur	Molmasse[g/mol]	Feststoff(als Oxid)
Aminopropyl-trimethoxysilanAPTS13822-56-5		179,29	61,5 %
N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyl-trimethoxysilanDAMO1760-24-3		222,36	69,0 %
3-Mercaptopropyl-trimethoxysilanMPTMS4420-74-0		196,34	64,9 %
3-Isocyanopropyl-trimethoxysilanICTMS15396-00-6		205,28	45,9 %
3-(Acryloxy)propyl-trimethoxysilanAcPTMS4369-14-6		234,32	70,6 %
3-Methacrylpropyl-trimethoxysilanMPTS2530-85-0		248,35	72,2 %
3-Glycidyloxypropyl-trimethoxysilanGPTS2530-83-8		236,34	70,8 %
3-(Trimethoxysilyl) propylbernsteinsäure-anhydridTMPBA156088-53-8		262,23	73,7 %

In Tabelle 4.6 ist eine Auswahl der gängigen funktionellen Alkoxysilane als Methoxyvariante zusammengestellt. Tatsächlich reicht die Auswahl an Rohstoffen hier sehr viel weiter. Insbesondere zur Herstellung silanterminierter Polymere sind die funktionellen Alkoxysilane der ideale Rohstoff.

Neben der Oberflächenfunktionalisierung, dem Einsatz als Haftprimer und der Partikelstabilisierung ist das klare Ziel diese Silane als Bindemittelkomponente für den Bereich Lacke und Farben einzusetzen. Im nächsten Kapitel werden die chemisch-technischen Grundlagen beleuchtet und erklärt.