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主题:你了解有机钛的应用吗?

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你了解有机钛的应用吗?  发帖心情 Post By:2010-11-8 18:15:30

你了解有机钛的应用吗?

 

有机钛的四种基本应用

1.催化剂
尤其是做为酯化反应、酯交换反应、聚酯反应、缩聚聚合反应和烯烃聚合反应的反应催化剂。

2.交联剂
改善溶液、油漆、涂料等的粘度控制性能,同时可以提高其附着力

3.表面改性剂
单独使用或者与其他材料合用,可以提高附着力、润滑性和颜料分散性

4.反应物
做为溶胶—凝胶涂料、陶瓷、非均相催化剂、催化剂载体、压电材料等的反应物

在很多应用领域中,有机钛因其易于使用,高性价比,独特的性能,不引起有害的副反应而得到广泛的应用。


 

 

[此贴子已经被作者于2010-11-08 18:18:49编辑过]


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有机钛的分类--主要分为两类  发帖心情 Post By:2010-11-8 18:19:31

有机钛的分类:

有机钛通常分为两大类:
1.四烷氧基钛酸酯
其结构可以表示为:Ti(OR)4
2.有机钛螯合物
其结构可以表示为:
 
在这个分子结构中,X代表含氧和氮的功能性基团,Y代表含有2或3个碳的碳链。螯合物可以进一步分为两类:
油性体系:螯合物以100%的纯物质或一定百分比的醇溶液形式提供。
水性体系:以一定百分比的水溶液形式提供。



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有机钛的几种常见反应类型及其机理  发帖心情 Post By:2010-11-8 18:20:24

1.水解
当遇到水或空气中的水汽时,四烷氧基钛酸酯会马上水解,缩聚成高分子量的产物。但当有醇存在时,水解和缩聚过程会有所延缓。水解时先是形成一个介于水和酯之间的中间体,再释放出一个醇分子:
Ti(OR)4 + H2O → H2O·Ti(OR)4 → Ti(OR)3OH +ROH
带有一个羟基的酯不会离析出来,会立刻与其他钛酸酯发生反应形成一个二聚物:
Ti(OR)3OH + Ti(OR)4 → (RO)3TiOTi(OR)3 + ROH
在没有形成二氧化钛或水合二氧化钛之前,水解反应会一直进行:
(RO)3TiOTi(OR)3 + 2H2O → HOTi(OR)2OH + 2ROH
与更多水反应时:
HOTi(OH)2OH (也可能是聚合体) → TiO2·2H2O +4ROH
最终水解产物是无定形的水合二氧化钛还是二氧化钛取决于温度和水的添加速度,如果细心引导,会水解形成一个纯净的无定形二氧化钛膜。
水解速度取决于烷氧基的大小和结构复杂程度,结构越大越复杂,水解速度就越慢。
有机钛螯合物很难水解或根本就不水解,有些螯合物就是以水溶液的形式销售的。

2.醇解和酯交换
有催化剂时,四烷氧基钛酸酯在室温下就会很快发生醇解反应:
Ti(OR)4 + 4 R’OH → Ti(OR’)4 + 4 ROH
把四异钛酸丙酯与化学计量的醇混合反应然后蒸馏出异丙醇通常会生成高纯度的酯或混合酯。与含羟基的材料在室温下就能快速反应的性能使有机钛在工业上有非常大的用途。通常用从乙醛衍生出的烯醇与烷氧基钛酸酯反应生成乙烯基的钛酸酯。
烷氧基钛酸酯可以和羧基酯发生酯交换反应:
Ti(OR)4 + 4 R’COOR” → Ti(OR”)4 + 4R’COOR
可以通过蒸馏出低分子的产物或副产物来使这个平衡反应进行到底。

3.与酸和酸酐反应
烷氧基钛酸酯可以与羧酸快速反应生成钛酸盐,此钛酸盐通常以多聚体的形式存在:
Ti(OR)4 + R’COOH → Ti(OR)3(OCOR’) +ROH
Ti(OR)4 + 2 R’COOH → Ti(OR)2(OCOR’)2 + 2ROH

烷氧基钛酸酯可以快速的和酸酐反应,例如:
Ti(OR)4 + (CH3CO)2O → Ti(OR)3(OCOCH3) + CH3COOR
 
生成的钛酸盐会进一步缩合。

反应活性:
四烷氧基钛酸酯是活性最强的有机钛,他们的反应活性会随着分子量的增加而降低,与此相比,有机钛螯合物的反应活性要低很多,通过加热或调节PH值打开螯合环后有机钛螯合物会发生与四烷氧基钛酸酯相同的反应。
热稳定性和热分解性:
在常压下,TPT可以毫无变化的被蒸馏出来,然而,所有的钛酸酯在350℃以上都会被分解。钛酸四异丙酯的主要分解产物是丙烯、异丙醇和二氧化钛。在空气流或氮气流中包含低浓度的钛酸四异丙酯再喷在表面温度为600到700℃表面会热分解形成纯净的二氧化钛膜,这层膜比水解形成的膜要更加坚硬且没有有机物的残留。



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有机钛的行业应用--催化剂  发帖心情 Post By:2010-11-8 18:21:24

有机钛的应用: 
1.做为催化剂 
在很多的化学反应中,有机钛是一种很有价值的催化剂,尤其是在酯化反应和酯交换反应中。有机钛催化剂可以把不希望引发的副反应降低到最少,提高酯的产量,产物具有更少的颜色和气味。例如,用羧酸和仲醇制酯时只产生非常少的烯烃,而用传统的酸类催化剂时则会产生大量的烯烃。 
当反应中有不饱和反应物和氨基醇时,钛酸酯的催化作用更为突出。同时,钛酸酯是生成聚酯的缩合催化剂,还是一系列树脂的有效催化剂和交联剂,如聚烯烃、聚氨酯、环氧、酚醛及有机硅树脂。


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在酯化反应和酯交换反应中的应用  发帖心情 Post By:2010-11-8 18:21:43

1.1在酯化反应和酯交换反应中的应用 
与传统的酸类催化剂相比,有机钛能达到更高的反应速度和酯的产量。在丙烯酸乙酯和癸醇通过酯交换反应合成癸基丙烯酸时,用TPT做为催化剂的效果要远胜于用硫酸和甲基苯磺酸。 
用有机钛做催化剂的另一个更大的优势是剩余醇的品质会在反应中得到恢复,而用酸催化时则会使剩余醇发生降解,有机钛避免了这种降解,可以回收剩余醇。 
同样重要的是有机钛催化剂可以减少颜色在产物中的累积和提高酯的生产高纯度。就算是使用有机钛也不能避免反应过程中颜色的形成,据报道可以使用以下几种方法来进一步减少颜色的形成:使用磷复合物催化剂、混合金属催化剂、有机胺共催化剂或有机钛螯合物催化剂。
在一些特别的情况下,如原材料的原因造成颜色问题时,有机钛也是一种优越的催化剂。例如在制造偏苯三酸酯时使用有机钛不仅可以提高产量、缩短生成周期和提高产物纯度,还可以改善颜色状况。


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在聚硅氧烷中的应用  发帖心情 Post By:2010-11-8 18:22:01

1.2在聚硅氧烷中的应用
在很多种硅氧烷的聚合中,有机钛是一种非常有效的催化剂,与其他催化剂相比,有机钛可以在更低的温度下达到更快的固化速度。在很多情况下,有机钛不仅仅催化反应,还会交联硅酮结构,使固化后的树脂表现出更高的表面硬度和更好的热性能和电性能。


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在烯烃聚合中的应用  发帖心情 Post By:2010-11-8 18:22:26

1.3在烯烃聚合中的应用
钛化合物广泛地用于各种烯烃的聚合。自从Natta and Ziegle齐格勒催化剂流传出后,有上百种关于催化体系的改进和应用的专利出现,钛就用于其中的一些应用。钛通常与其他有机金属化合物共同使用,如烷基铝。
有机钛催化剂的优点包括:
a.使用基于TiCl4的催化剂制造的聚合物有更好的物理性能
b.对于反应釜和管道没有酸腐蚀的危险性
c.不含氯离子
d.溶剂可溶催化体系


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有机钛的行业应用--交联剂  发帖心情 Post By:2010-11-8 18:22:58

2.做为交联剂
通过羟基、氨基、酰胺基、羧基以及含硫基团中的活性氢有机钛能够交联聚合物,这种反应可以提高硬度、提高耐溶剂性和电气性能,对于生产树脂和涂料有非常大的应用价值。有机钛会发生如下醇解:
Ti(OR)4 + 4 R’OH → Ti(OR’)4 + 4 ROH
如果ROH比R’OH更具有挥发性,便可以通过蒸馏出ROH使反应向右进行,把所有的R’OH转化为Ti(OR’)4 。这个反应有时候被称为钛酸酯的酯交换反应,因为原钛酸酯中的烷氧基团被交换了。

 

羟基交联是某种意义上的醇解。如果R’OH是一种高分子量的醇,并且包含一些成膜物质,譬如天然或合成的聚合物,醇解反应同样会进行。
第三和第四个烷氧基的命运可能会有所不同。又可能通过醇解反应进行更多的交联,取决于钛原子周围的空间排列情况和交联位的活性大小。如果第三和第四个烷氧基没有醇解,那么当材料暴露在湿气中后它们可能会发生水解,同样与钛原子周围的空间大小有关。第三和第四个烷氧基(或者是羟基)可能与另外一个钛原子上同样的基团发生交联形成一个低聚体。这种反应不仅仅是和羟基发生,也又可能和任何其他基团中的活性氢发生。
如果被交联的物质只有一个交联位,在经过有机钛的交联后,它的分子量可能会增加两倍或四倍,如果又两个交联位,则会变成长链物质。



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有机钛的行业应用--表面改性剂  发帖心情 Post By:2010-11-8 18:23:14

3.做为表面改性剂
有机钛能够做为表面处理剂是基于它能水解成一层非常薄的、具有重复–OTiO–结构的无定形二氧化钛膜。这层膜的性能取决于所使用的有机钛的种类和用量、施用的厚度以及被处理表面的温度。如果被处理表面含有活性氢,则会达到最佳的处理效果。
经过有机钛处理的表面具有钛的反应活性,能赋予后续涂层以下性能:

  • 能够提高涂层在金属、玻璃、塑料上的附着力
  • 提高涂层中颜填料的分散性,改善粘度
  • 使玻璃具有更好的抗擦伤性和反射能力
  • 改善摩擦性能


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