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新型硅烷偶联剂双2[32(三乙氧基硅)丙基]2
二硫化物的合成
周兴平
(
今天化工技术开发公司科研所,湖南衡阳421008)
摘 要:由二硫化钠和γ2氯丙基三乙氧基硅烷合成双2[32(三乙氧基硅)丙基]2二硫化物硅烷偶联剂,原料易得,反应条件温和,在温度为80℃,回流1.5h ,收率达95%,成本低。该硅烷偶联剂应用于多种天然及合成橡胶的补强,偶联效果好。
关键词:硅烷偶联剂;双2[32(三乙氧基硅)丙基]2二硫化物;合成
中图分类号:TQ 31.2 文献标识码:B 文章编号:1671-3206(2003)01-0049-02
硅烷偶联剂是一种低分子化合物,其通式为R ′2Si (OR )3,一般为硅联接三个可水解的烷氧基和一个含活性基团,通过Si C 链相联的化合物。可水解基团水解后,Si O 键与无机化合物界面作用,而另一活性基团与高分子化合物作用,形成共价氢键或共价键,将无机物和高分子聚合物联接起来。因此,偶联剂应用在复合材料中,能使复合材料的强度、粘接力、电性能、憎水性、防老性等方面有显著提高。为获得更好的效果,得到某方面用途更好的硅烷偶联剂,可对硅烷偶联剂的结构进行改性。本文介绍一种新型的硅烷偶联剂双2[32(三乙氧基硅)丙基]2二硫化物。
Robert 用双2[32(三乙氧基硅)丙基]2四硫化物(Si 269)在催化剂的作用下脱去二个硫原子得到双2[32(三乙氧基硅)丙基]2二硫化物[1];Williams 用硫磺、硫化钠与γ2氯丙基三乙氧基硅烷在催化剂的作用下在甲苯和水溶液中生成双2[32(三乙氧基硅)丙基]2二硫化物[2]。上述两种合成路线存在Si 269或γ2容易水解,反应条件不好把握;Oswalms 用硫磺、硫化钠与γ2在乙醇溶剂中合成双2[32(三乙氧基硅)丙基]2二硫化物[3]。
这条合成路线所选的原料易得,其中γ2氯丙基三乙氧基硅烷国内有生产,合成的工艺路线、装置和操作不复杂,易于在实验室研制和工业化生产。我们采用上述路线合成双2[32(三乙氧基硅)丙基]2二硫化物,收率可达95%以上。
1 实验部分
1.1 原料及仪器
硫化钠、硫磺、γ2氯丙基三乙氧基硅烷均为工业一级品。
SP 2502型高效气相色谱分析仪。1.2 二硫化钠的制备[4]
将硫化钠和硫磺(摩尔比1∶1)、适量的水分别加入不锈钢容器中,混合于电炉上加热,搅拌,当温度升到105℃左右时,形成的溶液开始沸腾,硫磺溶解,硫化钠所含数量的结晶水失去,继续加热,水汽蒸发,在温度230℃,混合物在搅拌下变成砂浆状,继续加热温度升到280℃左右是二硫化钠形成的反应温度,继续加热温度升到360℃左右,不断搅拌避免局部过热着火,保温30min ,至此二硫化钠制成。当产品结块时,趁热用铁锤破碎并密封以防潮解。1.3 硅烷偶联剂双2[32(三乙氧基硅)丙基]2二硫化物的制备
在装有搅拌、回流冷凝器、温度计的四口瓶中,加入60g 的Na 2S 2,再加入无水乙醇,搅拌,升温至60℃时,开始滴加γ2氯丙基三乙氧基硅烷,此时溶液温度升高到80℃,溶液颜色开始为红色,滴加完毕后,保持温度80℃,0.5h 后,溶液颜色变成黄色,并回流反应1.5h ,冷却过滤,加50ml 无水乙醇洗涤沉淀2次,滤液倒入在装有搅拌、回流冷凝器、
第32卷第1期
2003年2月 应 用 化 工Applied Chemical Industry
Vol.32No.1
Fed.2003
⒇
收稿日期:2002204229
作者简介:周兴平(1965-),男,湖南衡阳人,在读硕士,湖南今天化工技术开发公司科研所副所长,从事有机硅烷偶联剂
系列产品开发工作。电话:(0734)8519018 E 2mail :zxp1206@https://www.doczj.com/doc/3c11649245.html,
温度计的四口瓶中进行脱色反应,加入活性碳30g ,搅拌,升温至60℃～70℃并脱色反应2h ,冷却过滤,加30ml 无水乙醇洗涤沉淀2次,滤液倒入蒸馏瓶中,在真空条件下蒸馏出溶剂乙醇,即得产品。
Na 2S +S →Na 2S 2
2(C 2H 5O )3Si 2(CH 2)3Cl +Na 2S 2
C 2H 5OH
(C 2H 5O )3Si 2(CH 2)32S 22(CH 2)32Si (C 2H 5O )3+NaCl
2 结果分析
2.1 实验结果分析
合成双2[32(三乙氧基硅)丙基]2二硫化物实验
结果见表1。
表1 合成双2[32(三乙氧基硅)丙基]2二硫化物实验结果
实验编号
Na 2S 2用量/g
γ2Cl (CH 2)32Si 2(C 2H 5O )3用量/g
C 2H 5OH 用量/g
反应收率/%
产品含硫量/%
16018015088.5212.8526017014088.
4812.9236016510088.5613.2046018514094.6513.4056016513095.0513.5066016514095.3213.6076016510090.2813.7586015013088.2513.729
60
145
9089.1214.20
图1 气相色谱图
11乙醇峰 21硅氢烷峰 31rl 峰 41A 21589峰
(下转第58页)
由表1可知,Na 2S 2的质量对本产品质量影响较大。产品含硫量随着Na 2S 2和γ2Cl (CH 2)32Si 2(C 2H 5O )3的配比变化而改变,当其质量比为1∶2.55时,硫为13.5%左右,已基本稳定。通过气相色谱分析,此时产品中未反应的γ2Cl (CH 2)32Si 2(C 2H 5O )3含量低于1%。表1所示的另一个结果是反应收率,一般说来反应收率与无水乙醇与二硫化钠的质量比为2.1～2.2∶1时反应收率在95%左右,与国外报道的收率相当。2.2 气相色谱分析比较
图1为本文产品与德国的Degussa 产品A 21589气相色谱图。
2.3 产品质量
产品质量与德国的Degussa 公司的质量标准比较见表2。
表2 与Degussa 公司的硅烷偶联剂A 21589产品质量比较指标名称Degussa 公司A 21589本文产品外 观淡黄色或无色液体淡黄色液体气 味
类乙醇香味
类乙醇香味
密度(ρ20
4)
1.04±0.005
1.04±0.005
p H 值
7～87～8含硫量/%13.5±0.5
14.0±0.5
杂质量/%
不大于5.0不大于5.0
Study on low qu ality translucent soaps
HUA N G Hao2wei,L U Yao2bi n1,ZH EN G Fa2liang1,YA N Xi u2f ang22
(1.Shijiazhuang Nafine Daily Chemical Co.Ltd.,Shijiazhuang050041,China;
2.Department of Daily Chemical,Nafine Chemical Grou p Co.,Yunchen044000,China)
Abstract:It introduces the research and production of a kind of translucent soap with low content of fatty acids. It is a kind of low grade translucent soap,based on the laundry soap production process.It is a way to up grade the quality of laundry soap.It is manufactured by new production process and formula.The content of fatty acids is controlled at the reasonable level in accordance with the Chinese S pecification of National Standard.The prod2 uct has attractive appearance and ideal functions.The overall costs is low.The product has the value of market applications.
K ey w ords:translucent soap;process;formula
(上接第50页)
3 结论
硅烷偶联剂A21589的产品质量取决于Na2S2和γ2氯丙基三乙氧基硅烷,当其质量比为1∶2.55时最好;产品的收率则取决于溶剂无水乙醇的用量,当其用量与Na2S2质量比为2.1～2.2∶1时,收率可达95%以上。本文所得的产品与德国Degussa公司A2 1589产品质量相当。
4 应用
双2[32(三乙氧基硅)丙基]2二硫化物可制成液体和固体两种,该硅烷偶联剂比Si269更稳定,其偶联效果好,适用于硫磺硫化的胶料,能显著降低白碳黑和橡胶复合材料的粘度,赋予生胶良好的加工性能。用它还能提高硫化胶的抗撕裂、耐磨耗、耐屈挠龟裂、定伸应力等性能。特别是能避免天然胶硫化料发生返原现象。硅烷偶联剂A21589与高分散性白碳黑及硅酸盐一起配合,适应于天然胶、异戊烷、丁苯胶、顺丁胶、丁腈胶、丁基和卤代丁基胶、三元乙丙胶,也适用于这些橡胶的并用胶料。用于制造静态和动态条件下使用的轮胎面、胎侧、胎体、钢丝粘合胶料、传动带外层胶、实心轮胎、电缆绝缘及包塑料、胶辊及鞋底等等,特别是浅色橡胶制品。
参考文献:
[1] Robert W K.Desulfurization of the bis2[32(triethoxysi2
ly)2propyl]tetrasulfide[P].US:4225378,19962052
28.
[2] Williams P H.Produce of the bis2[32(triethoxysily)2pro2
pyl]disulfide[P].US:4351685,1996206222.
[3] Oswalms P H.Synthesis of the bis2[32(triethoxysily)2
propyl]disulfide[P].DE:3311340,1988211216.
[4] Chandra G.Synthesis of sodium disulfide[P].DE:
2548368,1986208219.
Synthesis of new silicone coupling agent
bis2[32(triethoxysily)2propyl]disulf ide
ZHO U Xi ng2pi ng
(Scientific Research Offices,Jintian Chemical Industry Technology Developing Co.,Hengyang421008,China)
Abstract:The new silicone coupling agent bis2[32(triethoxysily)2propyl]2disulfide was prepared by the sodium disulfide and theγ2chloropropyltriethoxysilane,in this process the raw material was gained easily,reaction condi2 tion is temperate,reflux reaction1.5h at80℃,and95%yield and the low product cost.This product was ap2 plied to some natural rubbers and synthetic rubbers reinforcing agents,the better cross linking result.
K ey w ords:silicone coupling agent;bis2[32(triethoxysily)2propyl]2disulfide;synthesis
硅烷偶联剂的使用说 明
硅烷偶联剂使用说明 一、选用硅烷偶联剂的一般原则 已知，硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X，而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-Y。因此，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选，并应在既有经验或规律的基础上进行。例如，在一般情况下，不饱和聚酯多选用含CH2=CMeCOO、Vi及CH2-CHOCH2O－的硅烷偶联剂；环氧树脂多选用含CH2－CHCH2O及H2N－硅烷偶联剂；酚醛树脂多选用含H2N－及H2NCONH－硅烷偶联剂；聚烯烃多选用乙烯基硅烷；使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接可度受到一系列因素的影响，诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而，光靠试验预选有时还不够精确，还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本，硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用；对于难黏材料，还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。 硅烷偶联剂用作增黏剂时，主要是通过与聚合物生成化学键、氢键；润湿及表面能效应；改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕3种体系：即（1）无机材料对有机材料；（2）无机材料对无机材料；（3）有机材料对有机材料。对于第一种黏接，通常要求将无机材料黏接到聚合物上，故需优先考虑硅烷偶联剂中Y与聚合物所含官能团的反应活性；后两种属于同类型材料间的黏接，故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。 二、使用方法 如同前述，硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料。后者经硅烷偶联剂处理，即可将其亲水性表面转变成亲有机表面，既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化，还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性，通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合。但是，硅烷偶联剂的使用效果，还与硅烷偶联剂的种类及用量、基材的特征、树脂或聚合物的性质以及应用的场合、方法及条件等有关。本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法，即表面处理法及整体掺混法。前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面；后法是将硅烷偶联剂原液或溶液，直接加入由聚合物及填料配成的混合物中，因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系。 1、硅烷偶联剂用量计算 被处理物（基体）单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖，需先测定基体的Si－OH含量。已知，多数硅质基体的Si－OH含是来4-12个 /μ㎡，因而均匀分布时，1mol硅烷偶联剂可覆盖约7500m2的基体。具有多个可水解基团的硅烷偶联剂，由于自身缩合反应，多少要影响计算的准确性。若使用 Y3SiX处理基体，则可得到与计算值一致的单分子层覆盖。但因Y3SiX价昂，且覆
硅烷偶联剂的使用（完整篇） 一、选用硅烷偶联剂的一般原则 已知，硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X，而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-Y。因此，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选，并应在既有经验或规律的基础上进行。例如，在一般情况下，不饱和聚酯多选用含CH2=CMeCOO、Vi及 CH2-CHOCH2O－的硅烷偶联剂；环氧树脂多选用含CH2－CHCH2O及H2N－硅烷偶联剂；酚醛树脂多选用含H2N－及H2NCONH－硅烷偶联剂；聚烯烃选用乙烯基硅烷；使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接可度受到一系列因素的影响，诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而，光靠试验预选有时还不够精确，还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本，硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用；对于难黏材料，还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。硅烷偶联剂用作增黏剂时，主要是通过与聚合物生成化学键、氢键；润湿及表面能效应；改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕3种体系：即（1）无机材料对有机材料；（2）无机材料对无机材料；（3）有机材料对有机材料。对于第一种黏接，通常要求将无机材料黏接到聚合物上，故需优先考虑硅烷偶联剂中Y与聚合物所含官能团的反应活性；后两种属于同类型材料间的黏接，故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。 二、使用方法 如同前述，硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料。后者经硅烷偶联剂处理，即可将其亲水性表面转变成亲有机表面，既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化，还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性，通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合。但是，硅烷偶联剂的使用效果，还与硅烷偶联剂的种类及用量、基材的特征、树脂或聚合物的性质以及应用的场合、方法及条件等有关。本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法，即表面处理法及整体掺混法。前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面；后法是将硅烷偶联剂原液或溶液，直接加入由聚合物及填料配成的混合物中，因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系。 1、硅烷偶联剂用量计算 被处理物（基体）单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖，需先测定基体的Si－OH含量。已知，多数硅质基体的Si－OH含是来4-12个/μ㎡，因而均匀分布时，1mol硅烷偶联剂可覆盖约7500m2的基体。具有多个可水解基团的硅烷偶联剂，由于自身缩合反应，多少要影响计算的准确性。若使用Y3SiX处理基体，则可得到与计算值一致的单分子层覆盖。但因Y3SiX价昂，且覆盖耐水解性差，故无实用价值。此外，基体表面的Si-OH数，也随加热条件而变化。例如，常态下Si－OH数为5.3个/μ㎡硅质基体，经在400℃或800℃下加热处理后，则Si－OH值可相应降为2.6个/μ㎡或＜1个/μ㎡。反之，使用湿热盐酸处理基体，则可得到高Si－OH含量；使用碱性洗涤剂处理基体表面，则可形成硅醇阴离子。硅烷偶联剂的可润湿面积（WS），是指1g硅烷偶联剂的溶液所能覆盖基体的面积（㎡/g）。若将其与含硅基体的表面积值（㎡/g）关连，即可计算出单分子层覆盖所需的硅烷偶联剂用量。以处理填料为例，填料表面形成单分子
常用硅烷偶联剂——K H550、KH560、KH570、KH792、DL602 1.KH550 KH550硅烷偶联剂CAS号：919-30-2 一、国外对应牌号 A-1100（美国联碳），Z-6011（美国道康宁），KBM-903（日本信越）。本品有碱性，通用性强，适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。 二、化学名称分子式： 名称：γ-氨丙基三乙氧基硅烷 别名：3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺 【3-TriethoxysilylpropylamineAPTES】， γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷【3-AminpropyltriethoxysilaneAMEO】 分子式：NH2(CH2)3Si(OC2H5)3 分子量：221.37 分子结构： 三、物理性质:
外观：无色透明液体 密度（ρ25℃)：0.946 沸点：217℃ 折光率nD25:1.420 溶解性：可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂；可溶于水。在水中水解，呈碱性。 本品应严格密封，存放于干燥、阴凉、避光的室内。 四、KH550主要用途： 本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、聚碳酸酯等热塑性和热固体树脂，能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。 本品是优异的粘结促进剂，可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料，可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性，也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。 在树脂砂铸造中，本品增强树脂硅砂的粘合性，提高型砂强度抗湿性。 在玻纤棉和矿物棉生产中，将其加入到酚醛粘结剂中，可提高防潮性及增加压缩回弹性。 在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂的酚醛粘合剂的粘结性及耐水性。 2.KH560
一、选用硅烷偶联剂的一般原则 已知，硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X ，而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-丫。因此，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选，并应在既有经验或规律的基础上进行。例如，在一般情况下，不饱和聚酯多选用含CH2=CMeC、OOVi 及CH2-CHOCH－2O 的硅烷偶联剂；环氧树脂多选用含CH2- CHCH2及H2N-硅烷偶联剂；酚醛树脂多选用含H2N-及H2NC0NH硅烷偶联剂；聚烯烃选用乙烯基硅烷；使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接可度受到一系列因素的影响，诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而， 光靠试验预选有时还不够精确，还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本，硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用；对于难黏材料，还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。硅烷偶联剂用作增黏剂时，主要是通过与聚合物生成化学键、氢键；润湿及表面能效应；改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕 3 种体系：即（1）无机材料对有机材料；（2）无机材料对无机材料；（3）有机材料对有机材料。对于第一种黏接，通常要求将无机材料黏接到聚合物上，故需优先考虑硅烷偶联剂中丫与聚合物所含官能团的反应活性；后两种属于同类型材料间的黏接，故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。 二、使用方法 如同前述，硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料。后者经硅烷偶联剂处理，即可将其亲水性表面转变成亲有机表面，既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化，还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性，通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合。但是，硅烷偶联剂的使用效果，还与硅烷偶联剂的种类及用量、基材的特征、树脂或聚合物的性质以及应用的场合、方法及条件等有关。本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法，即表面处理法及整体掺混法。前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面；后法是将硅烷偶联剂原液或溶液，直接加入由聚合物及填料配成的混合物中，因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系。 1、硅烷偶联剂用量计算 被处理物（基体）单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖，需先测定基体的Si—OH含量。已知，多数硅质基体的Si —OH含是来4-12 个/卩叭因而均匀分布时，1mol硅烷偶联剂可覆盖约7500m2的基体。具有多个可水解基团的硅烷偶联剂，由于自身缩合反应，多少要影响计算的准确性。若使用丫3SiX处理基体，则可得到与计算值一致的单分子层覆盖。但因丫3SiX价昂，且覆盖耐水解性差，故无实用价值。此外，基体表面的Si-OH数，也随加热条件而变化。例如，常态下Si —OH数为5.3个/卩川硅质基体，经在400C或800C 下加热处理后，则Si —OH值可相应降为2.6个/卩卅或V 1个/卩讥反之，使用湿热盐酸处理基体，则可得到高Si —OH含量；使用碱性洗涤剂处理基体表面，则可形成硅醇阴离子。硅烷偶联剂的可润湿面积（WS，是指ig硅烷偶联剂的溶液所能覆
硅烷偶联剂使用说明 一、选用硅烷偶联剂的一般原则 已知，硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X，而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-Y。因此，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选，并应在既有经验或规律的基础上进行。例如，在一般情况下，不饱和聚酯多选用含CH2=CMeCOO、Vi及CH2-CHOCH2O－的硅烷偶联剂；环氧树脂多选用含CH2－CHCH2O及H2N－硅烷偶联剂；酚醛树脂多选用含H2N－及H2NCONH－硅烷偶联剂；聚烯烃多选用乙烯基硅烷；使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接可度受到一系列因素的影响，诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而，光靠试验预选有时还不够精确，还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本，硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用；对于难黏材料，还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。 硅烷偶联剂用作增黏剂时，主要是通过与聚合物生成化学键、氢键；润湿及表面能效应；改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕3种体系：即（1）无机材料对有机材料；（2）无机材料对无机材料；（3）有机材料对有机材料。对于第一种黏接，通常要求将无机材料黏接到聚合物上，故需优先考虑硅烷偶联剂中Y与聚合物所含官能团的反应活性；后两种属于同类型材料间的黏接，故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。 二、使用方法 如同前述，硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料。后者经硅烷偶联剂处理，即可将其亲水性表面转变成亲有机表面，既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化，还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性，通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合。但是，硅烷偶联剂的使用效果，还与硅烷偶联剂的种类及用量、基材的特征、树脂或聚合物的性质以及应用的场合、方法及条件等有关。本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法，即表面处理法及整体掺混法。前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面；后法是将硅烷偶联剂原液或溶液，直接加入由聚合物及填料配成的混合物中，因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系。 1、硅烷偶联剂用量计算 被处理物（基体）单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖，需先测定基体的
综 述 ,2007,21(6):360～363SIL ICON E MA TERIAL 乙烯基硅烷偶联剂合成方法的研究进展 徐少华,邓锋杰3,李卫凡,温远庆,李凤仪 (南昌大学化学系,南昌330031) 摘要:介绍了合成乙烯基硅烷偶联剂的方法:直接合成法、有机金属合成法、热缩合法、硅氢加成法、氯代乙基硅烷脱氯化氢法等,并简明地分析了各种方法的优缺点。 关键词:乙烯基硅烷,偶联剂中图分类号:TQ264.1+2 文献标识码:B 文章编号:10094369(2007)0620360204 收稿日期:20070628。 作者简介:徐少华(1977— ),男,硕士生,主要从事有机硅化学和有机合成的研究。3 联系人,E 2mail :fengjiedeng @ncu 1edu 1cn 。 硅烷偶联剂是应用领域较多、使用量较大的偶联剂。在它的分子中,同时存在能与无机材料和有机材料结合的两种不同化学性质的基团。通常,有机材料和无机材料很难结合,硅烷偶联剂的特殊结构使它成为有机材料和无机材料结合的媒介。乙烯基硅烷偶联剂的通式为(C H 2C H )R a Si X 3-a (式中,R 为甲基烷基等;a 为0、1;X 为卤素、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等),是用途较广的硅烷偶联剂品种之一,可用作玻璃纤维、无机填料的表面处理剂,密封剂、粘接剂、涂料的增黏剂,聚烯烃的交联剂等[1]。随着其用量的扩大,了解并研究它们的合成方法以降低生产成本就显得尤为重要。 1 直接法 直接法是指在较高温度和催化剂存在下直接 反应,生成烃基卤硅烷的方法[2]。此法由美国化学家Rochow 于1941年发现。用此法制备乙烯基硅烷偶联剂时,通常是在加热及铜催化剂存在下,将含有乙烯基的卤代烷与硅粉直接反应(如式1)。 CH 2 CHCl +Si Cu △ (CH 2 CH 2)SiCl 3+(CH 2 CH 2)2SiCl 2 (1) 原苏联有机硅化学家M 1F 1Shoes -Takoskii 等人尝试了各种合成乙烯基氯硅烷的方法,发表了大量的研究报告和专利。对直接法合成乙烯基氯硅烷作出了巨大的贡献。他们发现,用Cu 的 合金(铜镍硅合金、铜硅合金等)为催化剂,在N 2保护下,硅与氯乙烯直接反应合成乙烯基氯硅烷的产率仅有1013%～14%。G.S Popeleva 发现,在氧化铜存在下,氯乙烯和硅块在460℃下接触10～35s ,乙烯基氯硅烷的收率为45%～60%[3]。使用硅镍合金或硅锡合金作催化剂时,虽然可以提高反应活性及产物的收率,但产物收率还是比较低,总收率难以超过50%[4]。 直接法虽然可以用于合成乙烯基硅烷偶联剂;但是由于乙烯基卤化物中的卤原子与双键直接相连,反应活性较差,且副产物多,导致目标产物收率较低。再者反应能耗又大。因此,此法在实际生产中未能获得广泛应用。 2 有机金属合成法 有机金属合成法是以有机金属化合物为媒介,使有机基与硅化合物中的硅原子连接,生成有机硅化合物的方法[5]。它主要包括:格氏试剂法、有机锂法以及钠缩合法等。211 格氏试剂法 格氏试剂法一般是在有机溶剂存在下,将含乙烯基的格氏试剂与含Si —X 键或Si —OR 键的硅烷进行反应,使乙烯基与硅原子相连而得到乙烯基硅烷偶联剂的方法。常用的溶剂有:二甲苯、石油醚、乙醇、四氢呋喃、氯苯以及烷氧基
γ-氨乙基哌嗪基丙基甲基二乙氧基硅烷的合成与应用研究 闫蕾1,杨涛2 （1.浙江省羊毛衫质量检验中心,嘉兴314502; 2.杭州业诚有机硅有限公司,杭州311200）摘要：对氨乙基哌嗪基丙基甲基二乙氧基硅烷的合成方法进行了介绍，探讨了主要反应条件对其性能的影 响，并用红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行了表征。并通过合成的氨基改性硅油，与传统的偶联剂在 后整理应用中进行了比较，发现：对比普通三胺基偶联剂在软滑性有明显提升，而黄变性大大降低；对比 普通哌嗪基偶联剂在蓬松性和滑弹性则有明显提升。 主题词：氨乙基哌嗪硅烷偶联剂氨基改性硅油应用 前言 γ-氨乙基哌嗪基丙基甲基二乙氧基硅烷是一种新型二官能团受阻型三胺基硅烷偶联剂，其分子结构上有别于二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷（以下简称YC-603）的高反应性，含有伯氨基、仲氨基和叔氨基三种氨基团，同时因哌嗪基的引入，在保持原有YC-603偶联剂滑弹、蓬松性的基础上，极大地降低了织物的黄变性。经其乳液处理过的织物，具有以下特点：柔软及平滑性优于三胺硅油；蓬松及弹性优于哌嗪硅油；而织物整理后黄变性较之二乙烯三胺基偶联剂（YC-603）大大降低，可获得极好的白度；同时由于哌嗪基具有一定的亲水性，其整理液不易粘辊等。 1.合成反应原理 1.1胺化反应式 2.试验 2.1试剂和仪器 原料（胺化） 氯丙基甲基二甲氧基硅烷：纯度≥98％ 氯丙基甲基二乙氧基硅烷：纯度≥98％ 江苏晨光偶联剂有限公司 氨乙基哌嗪：纯度≥99％ 大连连晟贸易有限公司 甲苯：分析纯南京试剂厂 原料（本体聚合） DMC：浙江新安化工集团股份有限公司 四甲基氢氧化铵；AR,市售 γ-氨乙基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷（YC-618): 工业品，杭州业诚有机硅有限公司 乙酸、异丙醇：AR。西安化学试剂厂 碳酸钠：AR，上试一厂 复合乳化剂：非离子异构十三醇型，自配 织物：针织丝光棉布、桃皮绒坯布、针织全毛织物 仪器（合成及分析）
常用硅烷偶联剂介绍标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
常用硅烷偶联剂介绍 1.KH550 KH550硅烷偶联剂CAS号：919-30-2 一、国外对应牌号 A-1100（美国联碳），Z-6011（美国道康宁），KBM-903（日本信越）。本品有碱性，通用性强，适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。 二、化学名称分子式： 名称：γ-氨丙基三乙氧基硅烷 别名：3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺 【3-TriethoxysilylpropylamineAPTES】， γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷【3-AminpropyltriethoxysilaneAMEO】 分子式：NH 2(CH 2 ) 3 Si(OC 2 H 5 ) 3 分子量：221.37 分子结构： 三、物理性质: 外观：无色透明液体 密度（ρ25℃)：0.946
沸点：217℃ 折光率nD25:1.420 溶解性：可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂；可溶于水。在水中水解，呈碱性。 本品应严格密封，存放于干燥、阴凉、避光的室内。 四、KH550主要用途： 本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、聚碳酸酯等热塑性和热固体树脂，能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。 本品是优异的粘结促进剂，可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料，可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性，也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。 在树脂砂铸造中，本品增强树脂硅砂的粘合性，提高型砂强度抗湿性。 在玻纤棉和矿物棉生产中，将其加入到酚醛粘结剂中，可提高防潮性及增加压缩回弹性。 在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂的酚醛粘合剂的粘结性及耐水性。 2.KH560 一、国外对应牌号： A-187（美国联碳公司）。
硅烷偶联剂的使用方法 硅烷偶联剂的使用方法主要有表面预处理法和直接加入法，前者是用稀释的偶联剂处理填料表面，后者是在树脂和填料预混时，加入偶联剂的原液。 (1)表面预处理法 将硅烷偶联剂配成0.5～1%浓度的稀溶液，使用时只需在清洁的被粘表面涂上薄薄的一层，干燥后即可上胶。所用溶剂多为水、醇（甲氧基硅烷选择甲醇，乙氧基硅烷选择乙醇）、或水醇混合物，并以不含氟离子的水及价廉无毒的乙醇、异丙醇为宜。除氨烃基硅烷外，由其它硅烷偶联剂配制的溶液均需加入醋酸作水解催化剂，并将pH值调至3.5～5.5。长链烷基及苯基硅烷由于稳定性较差，不宜配成水溶液使用。氯硅烷及乙氧基硅烷水解过程中伴随有严重的缩合反应，也不宜配成水溶液或水醇溶液使用，而多配成醇溶液使用。水溶性较差的硅烷偶联剂，可先加入0.1～0.2%(质量分数)的非离子型表面活性剂，然后再加水加工成水乳液使用。硅烷偶联剂配成溶液，有利于硅烷偶联剂在材料表面的分散，溶剂是水和醇配制成的溶液，溶液一般为硅烷（20%）、醇（72%）、水（8%），醇一般为乙醇（对乙氧基硅烷）甲醇（对甲氧基硅烷）及异丙醇（对不易溶于乙醇、甲醇的硅烷）因硅烷水解速度与PH值有关，中性最慢，偏酸、偏碱都较快，因此一般需调节溶液的PH值，除氨基硅烷外，其他硅烷可加入少量醋酸，调节PH值至4—5，氨基硅烷因具碱性，不必调节。因硅烷水解后，不能久存，最好现配现用，最好在一小时内用完。 (2)直接添加方法 将硅烷偶联剂直接加入到胶粘剂组分中，一般加入量为基体树脂量的1～5%。涂胶后依靠分子的扩散作用，偶联剂分子迁移到粘接界面处产生偶联作用。对于需要固化的胶粘剂，涂胶后需放置一段时间再进行固化，以使偶联剂完成迁移过程，方能获得较好的效果。实际使用时，偶联剂常常在表面形成一个沉积层，但真正起作用的只是单分子层，因此，偶联剂用量不必过多。 硅烷偶联剂具体使用方法 （1）预处理填料法 将填料放入固体搅拌机(高速固体搅拌机HENSHEL（亨舍尔）或V型固体搅拌机等)，并将上述硅烷溶液直接喷洒在填料上并搅拌，转速越高，分散效果越好。
Unitive@ silane coupling agents MP-320 2,3-环氧丙基丙基三甲氧基硅烷 2,3-epoxypropyl trimethoxy silane ·环氧官能团偶联剂，提供可稳定储存且不泛黄1的粘接促进效果，适宜作为聚硫、聚氨酯、环氧、丙烯酸类密封剂和胶黏剂的粘合促进剂 ·可显著提高涂料、油墨对玻璃、金属、陶瓷等无机材料的附着力和耐水性。 ·改善环氧树脂电子材料、灌封料、印刷电路板的电气性能，尤其是湿态电气性能。 ·作为无机填料的表面处理剂，适用于硅微粉、玻璃微珠、氢氧化铝、陶土、滑石粉、硅灰石、白炭黑、石英粉、金属粉末等。
MP-321 氨基官能团三甲氧基硅烷 Aminofunctional trimethoxysilane · 是一款强附着性多功能Adherant 附着力促进剂， 为一种含有氨基官能团硅烷偶合物。 · 针对特定的镁、铝、铁、锌等复合金属材料、氧 化涂层的涂覆和黏合的要求而设计。 · 更适用于接着剂、弹性体、填缝剂，油墨等，以 提高长时间的优良附着性涂膜耐水性、防蚀性与抗盐雾性。 · 对环氧树脂、酚醛、三聚氰胺、丙烯酸、聚氨酯、 有机硅等有优异的相容性，高温烘烤260℃不影响光泽度及色彩的鲜艳性。 MP-383 巯基官能团硅烷偶联剂 (3-Mercaptopropyl)trimethoxy silane · 随着巯基官能团的引入使得其具有碳碳双键的光聚合反应，与树脂体系产生双重交联固化。巯基官能团还可与聚 氨酯树脂发生亲核加成反应，在光固化和双组份交联固化体系作为金属表面保护剂具有特殊功效。 · 用其处理金、银、铜等金属表面，可增强其表面的耐腐性、抗氧化性以及耐水性和耐老化性、增加其与树脂等高 分子的粘接性。 · 用于处理白炭黑，炭黑，玻璃纤维、云母等无机填料，能有效提高橡胶的力学性能和耐磨性能等。 MP-397 异氰酸酯基硅烷偶联剂 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilane · 在涂料、油墨、粘合剂中作为交联剂和助粘剂使用。出众的湿性粘附性能在玻璃、金属和其他无机基底上广泛应 用；还可以较好的附着于难以粘附的有机材料，如尼龙和其他塑料产品。 · 在大气湿度存在下可以快速水解，不黄变且具有非常好的热稳定性、化学稳定性和UV 稳定性。 · 适合的聚合物：丙烯酸类、硅树脂类(Si)、PU-预聚物等。 MP-328 乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷 Vinyl tris(2-methoxyethoxy) silane · 特殊的乙烯基硅烷偶合物，对各类塑 胶、金属、玻璃及其他无机材料具有持久的湿膜和干膜附着力。 · 可明显增强涂膜的耐湿热、水煮和盐 雾性能，在气干性塑胶涂料及UV 光固化体系同样有效。 · 优异的储存稳定性在各类涂料，油 墨，胶黏剂中有广泛的应用。
改性剂用量对沉降体积的影响改性剂用量与沉降体积的关系曲线，见图1。从图1可看出，沉降体积随着改性剂用量的增加而增加，但是提高幅度不是很大。在实际应用中真正起到改性作用的是少量的改性剂所形成的单分子层，因此过多的增加改性剂的用量是不必要的，不仅会在粒子间搭桥导致絮凝，使稳定性变差，而且还增加不必要的经济付出。实验所选择的硅烷偶联剂的用量在1%~2%。 2.2 改性时间对沉降体积的影响实验结果见图2。从图2可看出，当改性时间为10min时，沉降体积达到极大值，然后随着改性时间的增加，沉降体积缓慢下降。在改性时间为30min 和60min时，均保持在一个相对稳定的水平。但是改性时间为40min时出现异常，沉降体积大幅度下降。硅烷偶联剂对高岭土进行表面改性，理论上以化学键合作用为主，改性效果不会出现较大的变化，出现异常的原因还有待进一步的研究。 2.3 改性温度对沉降体积的影响采用硅烷偶联剂作为改性剂时，为了保证较好的改性效果，需要确定适宜的表面改性温度。改性温度对沉降体积的影响，见图3。从图3可看出，沉降体积随改性温度的增加而增加。当温度升高至90℃时，沉降体积达到最大值14.4ml。继续提高温度，则沉降体积下降。因此，改性剂对高岭土的最佳改性温度为90℃。 沉降性能分析称取2g改性前后的纳米高岭土，置于50ml液体石蜡中，磁力搅拌10min，倒入刻度试管，静置观察沉降性能。纳米高岭土在液体石蜡中的沉降体积随时间的变化关系，见图4。从图4可看出，未经改性的纳米高岭土由于表面具有亲水性，在有机相中倾向于团聚，大粒子沉降较快，小粒子被沉降较快的大粒子所夹带，所以在开始的时间内沉降很快，沉降速度随时间增加逐渐减慢；而高岭土经过改性处理后，表面呈现亲有机性，在有机相中倾向于分散均匀，所以在开始的时间内沉降速度较未改性高岭土慢。 随着沉降时间的增加，沉降体积均达到平衡。未改性高岭土的平衡沉降体积为13.4ml，而经过硅烷偶联剂改性处理后，样品的平衡沉降体积为21.3ml。在相同的实验条件下，沉积物的体积变大，说明改性高岭土在液体石蜡中的分散性和稳定性提高。 2.5 FT-IR分析硅烷偶联剂改性前后的纳米高岭土的红外吸收光谱，见图5。从图5可看出，改性处理后，高岭土在2800cm-1~3000cm-1之间出现的微弱峰是-CH3 和-CH2 的伸缩振动吸收峰；在1120cm-1 ~1000cm-1之间的Si-O和Si-O-Si振动吸收区变宽，这是由于硅烷偶联剂与高岭土表面形成的R-Si-O-Si与高岭土的Si-O-Si振动吸收带重合所致；出现在1034cm-1处的Si-O的伸缩振动吸收峰移至1036cm-1处；在3670cm-1处的微弱的OH吸收峰消失，这是表面官能团化学键的振动模式受到影响的结果。上述吸收峰的变化均说明硅烷偶联剂与高岭土发生了化学键合作用。 从表1可看出，硅烷偶联剂改性后，高岭土表面O元素的含量下降15.92%，C元素的含量为17.03%，而Si和Al元素的含量变化不大。硅烷偶联剂改性前后纳米高岭土的C1s价带谱图，见图7。从图7可知C1s峰发生偏移，在287.5eV附近出现C-O峰，另外，硅烷偶联剂引入了Si元素，其特征峰发生偏移，从102.35eV移至102.85eV，上述现象均说明硅烷偶联剂对于纳米高岭土的改性不是一种物理吸附而是一种化学键合作用。
CHINA?SYNTHETIC?RESIN?AND?PLASTICS 研究与开发合?成?树?脂?及?塑?料?，?2017，?34（6）：?17 酚醛树脂是酚类与醛类在酸性或碱性催化剂作用下形成树脂的统称，是工业化最早的合成高分子材料，具有优异的黏接强度、耐水、耐热、耐磨、耐化学药品腐蚀性及化学稳定性等特点，特别是耐沸水性能最佳。目前，酚醛树脂仍是相当重要的合成高分子材料，特别在生产耐水、耐候性木制品等，具有十分特别的意义。酚醛树脂同样有着一些缺点，颜色太深、脆性易裂等，所以在应用上有着一定的限制［1-4］。许多科研工作者从分子结构、聚合工艺以及共混等方面对其进行了研究，取得了一定的成效［5-9］。由于传统的酚醛树脂在耐热性能和韧性等方面存在缺陷，在很大程度上限制了其进一步应用，而有机硅树脂具有良好的耐热性能和韧性。本工作针对普通酚醛树脂的脆性和耐热性能的不足，采用硅烷偶联剂KH560改性酚醛树脂，在结构中引入Si—O—Si和环氧基，通过优化实验条件，对树脂的性能进行分析，期望改善树脂的耐热性能和韧性，为酚醛树脂的改性提供一种可供选择的参考方法，拓展酚醛树脂的应用领域，对推动酚醛树脂产业发展具有重要的意义。 硅烷偶联剂改性酚醛树脂的合成 游胜勇1，戴润英2*，董晓娜1，李?玲1，陈衍华1，曹?修1 （1.江西省科学院应用化学研究所，江西省南昌市 330029；2.江西农业大学，江西省南昌市 330045） 摘要：以硅烷偶联剂KH560作为改性剂，采用化学合成方法合成了KH560改性酚醛树脂。通过傅里叶变换红外光谱、热重分析以及力学性能测试研究了硅烷偶联剂KH560对酚醛树脂热性能和力学性能的影响。结果表明： 当w（KH560）为2.5%时，改性酚醛树脂在318 ℃时开始分解，树脂质量损失约为17.0%，耐热性能较好；与改性前相 比，改性酚醛树脂的拉伸强度提高了32.9 MPa，冲击强度提高了4.03 kJ/m2，力学性能得到了改善。 关键词：酚醛树脂 硅烷偶联剂 韧性 耐热性能 改性 中图分类号：TB 332文献标识码： B 文章编号：1002-1396（2017）06-0017-03 Synthesis and properties of phenolic resin modi?ed by silane coupling agent You Shengyong1， Dai Runying2， Dong Xiaona1， Li Ling1， Chen Yanhua1， Cao Xiu1 （1. Institute of Applied Chemistry，Jiangxi Academy of Sciences，Nanchang 330029，China； 2. College of Science，Jiangxi Agricultural University，Nanchang 330045，China） Abstract： The phenolic resin was modified by silane coupling agent KH560 to prepare KH560 modified phenolic resin. The effect of KH560 on the thermal and mechanical properties of phenolic resin were investigated by Fourier transform infrared spectroscope， thermogravimetry analyzer， and mechanical property tests. The results show that the phenolic resin decomposes at 318 ℃ when the mass fraction of KH560 modifier is 2.5%， and the mass loss is approximately 17.0%， which represents better thermal resistance. The mechanical properties of the resin modified such as the tensile strength and the impact strength are improved by 32.9 MPa and 4.03 kJ /m2 respectively. Keywords： phenolic resin； silane coupling agent； toughness； heat resistance； modification 收稿日期：2017-08-01；修回日期：2017-09-25。 作者简介：游胜勇，男，1981年生，硕士，2008年毕业于江 西师范大学有机化学专业，研究方向为有机硅新材料加工 与应用。E-mail：ysygood1981@https://www.doczj.com/doc/3c11649245.html,。 基金项目：江西省科学院预研项目和杰出青年基金项目 （2016-JCQN-02）。 通信联系人。E-mail： runyingdai@https://www.doczj.com/doc/3c11649245.html,。 *
硅烷偶联剂kh550使用方法硅烷偶联剂的使用方法主要有表面预处理法和直接加入法，前者是用稀释的偶联剂处理填料表面，后者是在树脂和填料预混时，加入偶联剂原液。硅烷偶联剂配成溶液，有利于硅烷偶联剂在材料表面的分散，溶剂是水和醇配制成的溶液，溶液一般为硅烷（20%），醇（72%），水（8%），醇一般为乙醇（对乙氧基硅烷）、甲醇（对甲氧基硅烷）及异丙醇（对不易溶于乙醇、甲醇的硅烷）；因硅烷水解速度与PH值有关，中性最慢，偏酸、偏碱都较快，因此一般需调节溶液的PH值、除氨基硅烷外，其他硅烷可加入少量醋酸，调节PH值至4-5，氨基硅烷因具碱性，不必调节。因硅烷水解后，不能久存，最好现配现用，适宜在一小时用完。下面是一些具体应用，以供用户参考：（1）、预处理填料法：将填料放入固体搅拌机（高速固体搅拌机HENSHEL（亨舍尔）或V型固体搅拌机等），并将上述硅烷溶液直接喷洒在填料上并搅拌，转速越高，分散效果越好。一般搅拌在10-30分钟（速度越慢，时间越长），填料处理后应在120℃烘干（2小时）。（2）、硅烷偶联剂水溶液（玻纤表面处理剂）：玻纤表面处理剂常含有：成膜剂、抗静电剂、表面活性剂、偶联剂、水。偶联剂用量一般为玻纤表面处理剂总量的0.3%-2%，将5倍水溶液首先用有机酸或盐将PH调至一定值，在充分搅拌下，加入硅烷直到透明，然后加入其余组份，对于难溶的硅烷，可用异丙醇助溶。在拉丝过程中将玻纤表面处理剂在玻纤上干燥，除去溶剂及水份即可。（3）、底面法：将5%-20%的硅烷偶联剂的溶液同上面所述，通过涂、刷、喷，浸渍处理基材表面，取出室温晾干24小时，最好在120℃下烘烤15分钟。（4）、直接加入法：硅烷亦可直接加入“填料/树脂”的混合物中，在树脂及填料混合时，硅烷可直接喷洒在混料中。偶联剂的用量一般为填料量的0.1%-2%，（根据填料直径尺寸决定）。然后将加入硅烷的树脂/填料进行模型（挤出、注塑、涂覆等）。大致的填料直径和使用硅烷的比例如下：填料尺寸使用硅烷比例60目0.1%，100目0.25%，200目0.5%，300目0.75%，400目1.0%，500目以上1.5%常用硅烷醇/水溶液所需PH值：产品名称处理时的溶剂适宜PH 值KH-550乙醇/水：9.0~10.0 偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂,主要用作高分子复合材料的
硅酸盐学报 · 409 ·2011年 硅烷偶联剂对碳化硅粉体的表面改性 铁生年，李星 (青海大学非金属材料研究所，西宁 810016) 摘要：采用KH-550硅烷偶联剂对SiC粉体表面进行改性，得到了改性最佳工艺参数，分析了表面改性对SiC浆料分散稳定性的影响。结果表明：SiC微粉经硅烷偶联剂处理后没有改变原始SiC微粉的物相结构，只改变了其在水中的胶体性质；减少了微粉团聚现象。与原始SiC微粉相比，改性SiC微粉表面特性发生了明显变化，Zeta电位绝对值提高，浆料的分散稳定性得到了明显改善。 关键词：碳化硅；表面改性；硅烷偶联剂；分散性 中图分类号：TQ174 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)03–0409–05 Surface Modification of SiC Powder with Silane Coupling Agent TIE Shengnian，LI Xing (Non-Metallic Materials Institute of Qinghai University, Xining 810016, China) Abstract: The surface characteristics of SiC powder were modified by a KH-550 silane coupling agent. The process parameters of the modification were optimized, and the effect of surface modification on the dispersion stability of SiC slurry was analyzed. The results show that the SiC powder modified by silane coupling agent can not change the original phase structure of SiC micro-powders but reduce the aggregation of SiC particles in the powders. Compared to the original SiC powder, the surface characteristics of the modi-fied SiC powder change significantly. Zeta potential of SiC increases, and the dispersion stability of SiC slurry is improved. Key words: silicon carbide; surface modification; silane coupling agent; dispersibility 在半导体制造和煤气化工程领域，许多工程都在使用SiC陶瓷[1–2]。然而经机械粉碎后的SiC粉体形状不规则，且由于粒径小，表面能高，很容易发生团聚，形成二次粒子，无法表现出表面积效应和体积效应，难以实现超细尺度范围内不同相颗粒之间的均匀分散以及烧结过程中与基体的相容性，进而影响陶瓷材料性能的提高[3]。加入表面改性剂，改善SiC粉体的分散性、流动性，消除团聚，是提高超细粉体成型性能以及制品最终性能的有效方法之一。 SiC微粉的表面改性方法主要有酸洗提纯法、无机改性法和有机改性法等。国外SiC表面改性主要采用无机包覆改性方法[4–6]，在国内，SiC表面改性采用的方法主要为有机改性法[7]，有机体系的包覆改性大多是在粉体表面直接包覆有机高聚物。一般情况下，有机高聚物与无机粉体表面之间只产生物理吸附而不是牢固的化学吸附，改性效果不明显，而硅烷偶联剂是具有两性结构的化学物质，其分子的一端基团可与粉体表面的官能团反应，形成强有力的化学键合，另一部分可与有机高聚物基料发生化学反应，在粉体表面形成牢固的包覆层。 在机械力粉碎的基础上，采用KH-550硅烷偶联剂对粉碎后的SiC粉体表面进行有机包覆，提出了表面包覆的最佳工艺参数，并对改性SiC粉体进行表征，分析了改性对SiC陶瓷浆料分散性和流动性的影响。 1 实验 1.1 原料 实验选用自行加工的SiC粉体，D50=0.897μm，SiC含量为98.98% (质量分数，下同)；硅烷偶联剂(KH–550，化学纯，北京申达精细化工有限公司产)； 收稿日期：2010–09–25。修改稿收到日期：2010–10–30。 基金项目：青海省外经贸区域协调发展促进资金项目(2009–2160604)资助。第一作者：铁生年(1966—)，男，教授。Received date:2010–09–25. Approved date: 2010–10–30. First author: TIE Shengnian (1966–), male, professor. E-mail: Tieshengnian@https://www.doczj.com/doc/3c11649245.html, 第39卷第3期2011年3月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 39，No. 3 March，2011
硅烷偶联剂的概述以及工业应用领域 概述 硅烷偶联剂是由硅氯仿（HSiCl3）和带有反应性基团的不饱和烯烃在铂氯酸催化下加成，再经醇解而得。它在国内有KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171这几种型号。硅烷偶联剂实质上是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机质材料（如玻璃、硅砂、金属等）化学结合的反应基团及与有机质材料（合成树脂等）化学结合的反应基团。 通式如图，Y(CH2)nS i X3 此处，n=0～3；X－可水解的基团；Y一有机官能团，能与树脂起反应。X 通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等，这些基团水解时即生成硅醇（Si(OH)3）,而与无机物质结合,形成硅氧烷。Y是乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基。这些反应基可与有机物质反应而结合。因此，通过使用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起"分子桥"，把两种性质悬殊的材料连接在一起提高复合材料的性能和增加粘接强度的作用。硅烷偶联剂的这一特性最早应用于玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）上，作玻璃纤维的表面处理剂，使玻璃钢的机械性能、电学性能和抗老化性能得到很大的提高,在玻璃钢工业中的重要性早已得到公认。 目前，硅烷偶联剂的用途已从玻璃纤维增强塑料（FRP）扩大到玻璃纤维增强热塑性塑料（FRTP）用的玻璃纤维表面处理剂、无机填充物的表面处理剂以及密封剂、树脂混凝土、水交联性聚乙烯、树脂封装材料、壳型造型、轮胎、带、涂料、胶粘剂、研磨材料（磨石）及其它的表面处理剂。在硅烷偶联剂这两类性能互异的基团中，以Y基团最重要、它对制品性能影响很大，起决定偶联剂的性能作用。只有当Y基团能和对应的树脂起反应，才能使复合材料的强度提高。一般要求Y基团要与树脂相容并能起偶联反应。 应用领域 硅烷偶联剂的应用大致可归纳为以下几个方面： （一）用在玻璃纤维行业中，对玻璃纤维的表面进行处理、改善，能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显著。目前，在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍，用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50％，其中用得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。 （二）用在塑料、复合材料行业中。可预先对无机填料进行表面处理，也可直接