硅烷偶联剂的产品分类与用途
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硅烷偶联剂的作用原理1 硅烷偶联剂的概述硅烷偶联剂是一种重要的有机硅功能材料,具有多种应用。
它通过特定结构的有机硅分子中的硅氧键,与无机材料如玻璃、金属、陶瓷等形成稳定的化学键,并在两种材料之间形成一层有机硅化合物的介质,从而实现有机硅与无机材料的连接。
硅烷偶联剂广泛应用于化工、医疗、生物等多个领域,其作用原理也逐步得到了深入研究。
2 硅烷偶联剂的结构与性质硅烷偶联剂主要是由硅和有机基团组成,其中硅和氧之间的键强度高于碳和氧之间的键。
这种结构使得硅烷偶联剂可以广泛应用于多种材料。
硅烷偶联剂的结构可以分为两种,一种是一元硅烷偶联剂,另一种是复合硅烷偶联剂。
一元硅烷偶联剂一般只含有一种有机基团,比如甲基、乙基等,这种种类的硅烷偶联剂在多种材料的的应用较常见。
而复合硅烷偶联剂则在硅烷分子的基础上添加了其他分子,例如氨基、酰胺基等,在生物领域中得到了广泛应用。
3 硅烷偶联剂的作用原理硅烷偶联剂的主要作用原理是通过其分子结构中的硅氧键实现有机硅和无机硅之间的连接。
具体来说,硅烷偶联剂分子通过其分子结构中的有机基团和硅烷分子的分子结构相互作用,形成硅氧键,从而实现有机硅和无机硅之间的连接。
硅烷偶联剂的连接是基于化学反应进行的,通过化学键形成介质,稳固的连接有机硅与无机硅。
同时,硅烷偶联剂可以通过其有机基团的特殊性质,调节有机硅与无机硅的性质,并防止有机硅因缺乏均一包覆而发生水解并分解。
硅烷偶联剂连接还可以使得不同性质的两种材料连接在一起,形成另一种性质的材料,在这种变化过程中,硅烷偶联剂起到了至关重要的作用。
4 硅烷偶联剂的应用领域硅烷偶联剂的应用领域非常广泛,涉及化工、医疗、生物等多个领域。
其中化工领域中,硅烷偶联剂主要应用于玻璃、金属、陶瓷等无机材料的表面改性,增加其界面耐久性;在纤维素、聚酯等有机材料中的表面涂覆、混合,并起到增加抗张强度的作用。
在医疗、生物领域中,硅烷偶联剂可以应用于细胞和组织的诊断和治疗中。
硅烷偶联剂KH-450产品概述:硅烷偶联剂KH-450是一种专门用于水性体系的硅烷偶联剂,用以提高丙烯酸乳液、丁苯乳液、聚氨酯水性分散体等水性涂料、胶粘剂对于玻璃、金属的附着力和耐水性。
产品优点:1、贮存期长,达1年以上,与水性树脂相容性好、不冲突,彻底解决了普通硅烷偶联剂在水性体系下易自聚、贮存期短的缺点。
2、不黄变,不影响产品外观。
3、优越的湿态和干态附着力,对于涂层的耐水性帮助巨大。
4、提高拉伸强度,同时不影响伸长率。
5、提高撕裂强度和耐持久性6、耐老化性能优越,老化前后性能表现基本一致。
物化性质:用途:在pH 值6~8.5 条件下,硅烷偶联剂KH-450在含羧基的乳液(丙烯酸,丁苯、聚氨酯等)中表现最好。
硅烷偶联剂KH-450作为粘接促进剂或交联剂,可用于以下水性单组份体系:汽车用层压胶粘剂、家具用层压胶粘剂和植绒胶粘剂等。
在这些应用中,使用硅烷偶联剂KH-450可达到以单组份体系取代双组份水性胶粘剂之目的。
硅烷改性的水性单组份体系的好处在于提高附着力、改善工艺稳定性并减少毒性。
硅烷偶联剂KH-450的主要优点是在水性体系下长期稳定,且不黄变。
传统硅烷如KH-560在水性丙烯酸密封胶中的用量不能超过0.3 phr,且储存期不超过1周;但对于硅烷偶联剂KH-450来说,1phr的用量不会影响储存期,水性丙烯酸密封胶的储存期可长达1年以上。
应用试验以下各试验数据都是基于以下配方得出的:1、附着力试验KH-450提供了优异的干湿态附着力,在1phr(即1%)的用量下KH-450对于涂层的附着力帮助明显,且涂层不会黄变。
2、储存稳定性试验KH-450的独特结构使其能够在显著提高涂层对基材的附着力的同时不对体系的储存稳定性产生负面的影响。
50℃下老化4 周后的配方试验显示,其粘度变化情况与无硅烷的空白参照物相似,明显小于传统硅烷(如KH-560)。
一般来讲,由于储存稳定性问题,普通硅烷偶联剂只能在高固含量和溶剂型体系中发挥其巨大作用,但在丙烯酸乳液的使用效果不好。
硅烷偶联剂知识一、定义及性能特点硅烷偶联剂是一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物,其经典产物可用通式YSiX3表示。
式中,Y为非水解基团(也是有机基团,可以为环氧基、甲基丙稀酰氧基、巯基、氨基、烷基、异氰酸酯基和乙烯基),可与高分子发生化学反应或形成氢键,从而与高分子形成牢固的结合;X为可水解基团(包括Cl、Me-O-、Et-O-、i-Pr-O-、MeO-CH2CH2-O-等),可与含羟基无机材料反应。
由于这一特殊结构,硅烷偶联剂会在无机材料(如玻璃、金属或矿物)和有机材料(如有机聚合物、涂料或粘合剂)的界面起作用,结合或偶联两种截然不同材料。
有增强有机物与无机化合物之间的亲和力作用,并可强化提高复合材料的物理化学性能,如强度、韧性、电性能、耐水、耐腐蚀性。
性能特点及优势使用玻璃纤维或矿物增强有机聚合物时,聚合物和无机材料之间的界面或界面相涉及许多物理和化学因素之间复杂交叉作用。
这些因素和粘合力、物理强度、膨胀系数、浓度梯度和产品性能保持力相关。
影响粘合的重要破坏力量就是水分迁移到无机增强的亲水表面。
水分侵蚀界面,破坏了粘接。
“真正”的偶联剂在无机和有机材料的界面可以形成耐水键结。
硅烷偶联剂具有独特的化学和物理性能,不但增强了结合强度,更重要的是,防止了在复合材料老化和使用过程中在界面上的键结解体。
偶联剂赋予了两个相异、难以结合表面之间的稳定结合。
硅烷偶联剂不仅可用作基体间的弹性桥联剂,即改善两种不同化学性能材料之间的粘接性,达到提高制品的机械、电绝缘、抗老化及憎水等综合性能的目的;也可用作材料表面改性剂,赋予防水、防静电、防霉、防臭、抗血凝及生理惰性等性能;还可以用作非交联聚合物体系的交联固化剂,使其实现常温常压固化。
在复合材料中,选择合适的硅烷可以使复合材料的弯曲强度提高40%以上。
硅烷偶联剂也增强了涂层和粘合剂之间的结合强度,同时增强了对湿度和其他恶性环境条件的抵抗力。
硅烷偶联剂可提供的其他优势包括:1、更好的浸湿无机材料2、复合时具有更低的粘度3、更光滑的复合材料表面4、降低无机材料对热固复合材料催化剂的抑制作用5、更清晰透明的增强塑料二、硅烷偶联剂的作用机理硅烷偶联剂的作用和效果以被人们认识和肯定,但界面上极少量的偶联剂为什么会对复合材料的性能产生如此显著的影响,现在还没有一套完整的偶联机理来解释。
环氧级硅烷偶联剂1. 简介环氧级硅烷偶联剂是一种能够同时具备环氧官能团和硅烷官能团的化合物。
它在化学结构上与无机和有机材料都有良好的相容性,能够将它们有效地结合在一起。
因此,环氧级硅烷偶联剂在材料界中扮演着重要的角色。
2. 作用机理环氧级硅烷偶联剂作为一种表面活性剂,在同种或不同种材料界面形成了一层自组装的有机硅膜,该膜能够在不同材料之间建立可靠的化学结合。
在环氧树脂材料中,环氧级硅烷偶联剂与环氧官能团发生化学反应,形成硅氧烷键,将无机填料或增韧剂牢固地固定在环氧基体中。
这种偶联作用能够提高材料的力学性能、耐热性能以及耐化学腐蚀性能。
3. 应用领域环氧级硅烷偶联剂广泛应用于各种材料的增强改性中,包括但不限于以下几个领域:3.1. 复合材料制备在复合材料制备过程中,环氧级硅烷偶联剂被用作界面处理剂。
它能够与玻璃纤维、碳纤维等增强材料表面的硅氧烷基团相互作用,形成牢固的结合,提高增强材料与基体材料的耐热性、抗冲击性和力学性能。
3.2. 粘接剂环氧级硅烷偶联剂在粘接剂领域有广泛的应用。
它可以在胶粘剂中作为交联剂,通过与环氧树脂中的环氧官能团反应,实现与多种材料的粘接,包括金属、石材、陶瓷、玻璃等。
这种粘接具有较高的剪切强度和抗剪切疲劳性。
3.3. 表面涂层环氧级硅烷偶联剂在表面涂层领域也有广泛的应用。
它可以作为添加剂加入到涂料中,与涂料中的环氧树脂发生化学反应,提高涂层与基底材料的附着力和耐久性。
此外,环氧级硅烷偶联剂还能够在涂层中形成纳米级的硅氧烷结构,增加涂层的硬度和耐磨性。
3.4. 高分子材料改性环氧级硅烷偶联剂还可以用于对高分子材料进行改性。
它能够在高分子材料的分子链上引入环氧官能团或硅烷官能团,改变材料的性能。
例如,在聚合物中加入环氧级硅烷偶联剂可以提高聚合物的耐温性、耐化学腐蚀性和机械性能。
4. 环氧级硅烷偶联剂的分类环氧级硅烷偶联剂可根据其化学结构进行分类,常见的几类环氧级硅烷偶联剂包括:4.1. γ-氨丙基三甲氧基硅烷其分子式为CH3Si(OCH3)3,通常作为环氧树脂的表面处理剂,能够提高树脂与填料的相容性和附着力。
硅烷偶联剂种类硅烷偶联剂的型号及用途硅烷偶联剂的型号,及用途硅烷偶联剂KH-550:化学名称:γ—氨丙基三乙氧基硅烷分子式:H2NCH2CH2CH2Si(OC2H5)3 物化性质及指标:1.外观:无色透明液体 2.含量(%):≥98.0 3.密度(25°C g/cm3):0.938~0.942 4.折光率(nD25):1.419~1.421 5.沸点(°C):217用途:本分子中含有两种不同的活性基因氨基和乙氧基,用来偶联有机高分子和无机填料,增强其粘结性,提高产品的机械、电气、耐水、抗老化等性能。
常用于玻纤、铸造、纺织物助剂、绝缘材料、粘胶剂等行业。
适用于本偶联剂的树脂主要有环氧、酚醛、三聚氰胺、尼龙、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚亚酰胺、EVA、PBT、PPO等。
1.本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、碳酸酯等热塑性和热固性树脂,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。
2.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。
3.用于氨基硅油及其乳液的合成。
硅烷偶联剂KH-560:化学名称:γ—(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷分子式:物化性质及指标:本品易溶于多种溶剂,水解后释放甲醇,固化后形成不溶的聚硅氧烷。
1.外观:无色透明液体 2.含量(%)≥98.0 ;3.密度(25°C g/cm3)1.065~1.072;4. 折光率(nD25):1.4265~1.4275;5. 沸点(°C):290用途:1.主要用于改善有机材料和无机材料表面的粘接性能,提高无机填料底材和树脂的粘合力,从而提高复合材料的机械强度,电气性能并且在湿态下有较高的保持率。
硅烷偶联剂的种类与结构对二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响一、本文概述本文旨在探讨硅烷偶联剂的种类与结构对二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响。
硅烷偶联剂作为一种重要的表面处理剂,广泛应用于二氧化硅的改性,以提高其与其他材料的相容性和性能。
本文将系统介绍硅烷偶联剂的种类和结构特点,分析其与二氧化硅表面的相互作用机制,以及如何通过调整硅烷偶联剂的类型和结构来优化二氧化硅表面的聚合物接枝改性效果。
本文将首先概述硅烷偶联剂的基本分类,包括单官能团硅烷、双官能团硅烷和多官能团硅烷等。
随后,将详细讨论这些硅烷偶联剂的结构特点,如官能团的种类、数量和排列方式等。
在此基础上,本文将深入探讨硅烷偶联剂与二氧化硅表面之间的化学反应和物理吸附过程,揭示其对接枝改性的影响机制。
通过本文的研究,期望能够为二氧化硅的表面改性提供理论支持和实践指导,为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
本文也期望能够为硅烷偶联剂的设计和优化提供新的思路和方法,推动其在材料科学和工业领域的应用发展。
二、硅烷偶联剂的种类与结构硅烷偶联剂是一类特殊的有机硅化合物,其分子结构中同时含有能够与无机材料(如二氧化硅)反应的硅烷基团和能够与有机聚合物反应的有机官能团。
因此,硅烷偶联剂能够在无机材料和有机聚合物之间建立起化学键合,从而改善两者之间的相容性和界面性能。
硅烷偶联剂的种类繁多,结构各异,其种类与结构对二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响至关重要。
根据硅烷偶联剂分子中有机官能团的不同,可以将其分为氨基硅烷、环氧硅烷、乙烯基硅烷、巯基硅烷等多种类型。
这些有机官能团能够与聚合物中的相应基团发生反应,如氨基硅烷可以与含有羧基或酸酐的聚合物发生酰胺化反应,环氧硅烷可以与含有羟基或氨基的聚合物发生开环反应等。
因此,不同类型的硅烷偶联剂适用于不同的聚合物体系。
硅烷偶联剂分子中的硅烷基团也是影响其性能的关键因素。
硅烷基团的数量、位置以及硅原子上的取代基等都会影响其与二氧化硅表面的反应活性。
硅烷偶联剂介绍目录1硅烷偶联剂 (1)有机硅烷偶联剂的选择原则 (3)偶联剂用量 (4)硅烷偶联剂作用机理 (5)硅烷偶联剂使用方法 (6)硅烷偶联剂分类与用途 (7)硅烷偶联剂A-151 (7)硅烷偶联剂A-171 (8)硅烷偶联剂A-172 (9)硅烷偶联剂KH-540 (9)硅烷偶联剂KH-550 (10)硅烷偶联剂KH-551 (10)硅烷偶联剂KH-560 (11)硅烷偶联剂KH-570 (12)硅烷偶联剂KH-580 (13)硅烷偶联剂KH-602 (13)硅烷偶联剂KH-791 (14)硅烷偶联剂KH-792 (15)硅烷偶联剂KH-901 (16)硅烷偶联剂KH-902 (16)硅烷偶联剂nd-22 (17)硅烷偶联剂ND-42(南大42) (17)硅烷偶联剂ND-43 (17)硅烷偶联剂SI-69 (18)苯基三甲氧基硅烷 (18)苯基三乙氧基硅烷 (19)甲基三乙氧基硅烷 (20)钛酸酯偶联剂 (20)钛酸酯偶联剂101(钛酸酯TTS) (20)钛酸酯偶联剂102 (21)钛酸酯偶联剂105 (21)有机硅烷偶联剂的选择原则有机硅烷偶联剂的选择一般凭借对有机硅烷偶联剂侧试数据进行经脸总结,准确.地预测有机硅烷偶联剂是非常困难的。
使用有机硅烷偶联剂后增大的键强度是一系列复杂因素的综合,如浸润、表面能、边界层的吸附、极性吸附,酸碱相互作用等.预选有机硅烷偶联剂可遵循以下规津:不饱和聚醋可选用乙烯纂、环氧基及甲基丙烯陈氧基型有机硅烷偶联剂;环氧树脂宜选用环氧基或氨基型有机硅烷偶联剂;酚醛树脂宜选用氨基或服基型有机硅烷偶联剂;烯烃聚合物宜选用乙烯基型右机硅烷偶联剂;硫磺硫化的橡胶宜选用疏基型有机硅烷偶联剂等,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。
硅烷偶联剂介绍目录1硅烷偶联剂 (1)有机硅烷偶联剂的选择原则 (3)偶联剂用量 (4)硅烷偶联剂作用机理 (5)硅烷偶联剂使用方法 (6)硅烷偶联剂分类与用途 (7)硅烷偶联剂A-151 (7)硅烷偶联剂A-171 (8)硅烷偶联剂A-172 (9)硅烷偶联剂KH-540 (9)硅烷偶联剂KH-550 (10)硅烷偶联剂KH-551 (10)硅烷偶联剂KH-560 (11)硅烷偶联剂KH-570 (12)硅烷偶联剂KH-580 (13)硅烷偶联剂KH-602 (13)硅烷偶联剂KH-791 (14)硅烷偶联剂KH-792 (15)硅烷偶联剂KH-901 (16)硅烷偶联剂KH-902 (16)硅烷偶联剂nd-22 (17)硅烷偶联剂ND-42(南大42) (17)硅烷偶联剂ND-43 (17)硅烷偶联剂SI-69 (18)苯基三甲氧基硅烷 (18)苯基三乙氧基硅烷 (19)甲基三乙氧基硅烷 (20)钛酸酯偶联剂 (20)钛酸酯偶联剂101(钛酸酯TTS) (20)钛酸酯偶联剂102 (21)钛酸酯偶联剂105 (21)有机硅烷偶联剂的选择原则有机硅烷偶联剂的选择一般凭借对有机硅烷偶联剂侧试数据进行经脸总结,准确.地预测有机硅烷偶联剂是非常困难的。
使用有机硅烷偶联剂后增大的键强度是一系列复杂因素的综合,如浸润、表面能、边界层的吸附、极性吸附,酸碱相互作用等.预选有机硅烷偶联剂可遵循以下规津:不饱和聚醋可选用乙烯纂、环氧基及甲基丙烯陈氧基型有机硅烷偶联剂;环氧树脂宜选用环氧基或氨基型有机硅烷偶联剂;酚醛树脂宜选用氨基或服基型有机硅烷偶联剂;烯烃聚合物宜选用乙烯基型右机硅烷偶联剂;硫磺硫化的橡胶宜选用疏基型有机硅烷偶联剂等,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=CMeCOOVi及CH2-CHOCH2O的硅烷偶联剂:环氧树脂多选用含CH2CHCH2O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强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。
硅烷偶联剂牌号偶联剂应用领域偶联剂作用KH-540 KH-550胶黏剂行业●提高粘接力及粘接寿命●在潮湿和干燥的条件下仍具有良好的粘结效果●更佳的耐溶剂性、提高储存寿命KH-560 KH-570 KH-792 Si-602 Si-563KH-540 KH-550涂料行业●有机聚合物和无机表面之间的附着力促进剂●粘合体系的交联剂和固化剂,共聚单体●填料和颜料的分散剂●在抗刮和抗腐蚀涂料中充当粘结组分及涂层KH-560 KH-570 KH-792 Si-602 Si-563 A-151A-171 A-172 KH-540 KH-550玻纤行业●无机材料与高分子基材之间的粘合促进剂●提高复合材料的机械性能和电性能●改善玻纤的集束性、保护性和加工性能KH-560 KH-570 KH-792 Si-602 Si-563 A-151 A-171 A-172 KH-540 KH-550橡胶●橡胶与填料之间的粘合促进●特种橡胶的耐磨剂●橡胶加工的改性剂KH-560 KH-570 KH-792 Si-602 A-151 A-171 A-172 KH-590KH-570 A-151电缆行业●提高聚乙烯的热稳定性,及高温时的强度●氢氧化铝/氢氧化镁填充的橡胶中,具有和好的湿电气性能●优异的耐化学稳定性,显著提高产品的电性能A-171 A-172KH-540 KH-550铸造行业●酚醛树脂和呋喃树脂是铸造工业重要的合成树脂粘合剂,硅烷偶联剂可以对这些树脂进行改性以获得高强度的树脂材料●提高铸造型树脂的机械强度和加工性能Si-602KH-540 Si-602纺织行业●改善纺织产品的手感柔软性改进剂●提高染料与织物的粘结力、耐久力●提高织物防水、防油、防污的能力Si-780 KH-590KH-540 KH-792塑料行业●高分子聚合物与填料之间的附着力促进剂●硅烷交联聚乙烯的交联剂●填料的润湿分散剂和偶联剂●塑料的物理、化学性能提高剂●加工改性剂Si-602 A-151 A-172KH-540 KH-550填料行业●改善树脂和填料的相容性●改善填料的分散性●控制体系的流变性●改善机械强度和电气性能●减小膨胀性和水蒸汽的穿透率●使填料与树脂之间形成高补强性能KH-560 KH-570 A-151 A-171 A-172 Si-563 KH-590KH-590 表面处理行业(磷化处理)●提高漆膜抗腐蚀、抗摩擦、抗冲击的能力●避免磷化处理出现的环境污染●具有比磷化处理更优越的漆膜附着力偶联剂用量有机硅烷偶联剂的用量有机硅烷偶联剂的用量与有机硅烷偶联剂的种类和填料比表面积有关,有机硅烷偶联剂的用量可以通过下式来计算G=(M×A)/B式中:G---有机硅烷偶联剂的用量(g)附一填料用量(g)A一填料比表面积(m':'g)B- 1机硅偶联剂最小包覆面积(mz/g)有机硅烷偶联剂最小包徽面积是从溶液中沉淀出Ig有机硅烷偶联剂所复盖的墓材即填料,不同的有机硅烷偶联剂其最小包覆面积不同,详见表1.如果有机硅烷偶联剂的最小包税面积和填料的比表面积不清楚,就先以l%重量的填料量的有机值烷偶联剂处理基材即填料,然后再改变浓度,以实验方法求取适合的用量.有机砖烷偶联剂的用量一般为处理基材即填料重量的0.1 -2%.7.1有机硅烷偶联剂的使用方法有机硅烷偶联剂的使用方法有如下三种:(1)表面打底法:用含有机硅烷偶联剂的溶液涂复无机填料表面,如玻璃、塑料或金属表面打底都属于此类。
(2)把有机硅烷偶联剂棍人液体聚合物及缤料中,即所谓整体掺和法。
(3)棍合法,即上述两种方法的综合.即所谓整理法。
它是用含有机硅烷偶联剂及往往功种以上不同助剂的专门水溶液来进行表面处理。
这种整理可以在玻璃纤维制造后直接进行预处理.7.2有机硅烷偶联剂的应用用有机硅烷偶联剂处理无机填料使之改性,具体操作如下:取无机填料重量的0.5.1.0%的有机硅烷偶联剂,用2-5倍盘的醇水溶液(水r醇=1/9)棍合分散把要处理的给定量的无机填料加人混合机开动搅拌,在室a下数分钟内将配制好的有机硅烷偶联剂醇水溶液加人棍合机内.继续搅拌5 -10mm,使之充分混合。
将混合机的温度按一定速率升至100 -150℃.再棍合搅拌30 ---60mh 1 .然后降至室沮供选用.硅烷偶联剂作用机理硅烷偶联剂的作用和效果以被人们认识和肯定,但界面上极少量的偶联剂为什么会对复合材料的性能产生如此显著的影响,现在还没有一套完整的偶联机理来解释。
偶联剂在两种不同性质材料之间界面上的作用机理已有不少研究,并提出了化学键合和物理吸着等解释。
其中化学键合理论是最古老却又是迄今为止被认为是比较成功的一种理论。
1. 化学结合理论该理论认为偶联剂含有一种化学官能团,能与玻璃纤维表面的硅醇基团或其他无机填料表面的分子作用形成共价键;此外,偶联剂还含有一种别的不同的官能团与聚合分子键合,以获得良好的界面结合,偶联剂就起着在无机相与有机相之间相互连接的桥梁似的作用。
下面以硅烷偶联剂为例说明化学键理论。
例如氨丙基三乙氧基硅烷,当用它首先处理无机填料时(如玻璃纤维等),硅烷首先水解变成硅醇,接着硅醇基与无机填料表面发生脱水反应,进行化学键连接,反应式如下:硅烷中的基团水解——水解后羟基与无机填料反应——经偶联剂处理的无机料填进行填充制备复合材料时,偶联剂中的Y基团将与有机高聚物相互作用,最终搭起无机填料与有机物之间的桥梁。
硅烷偶联剂的品种很多,通式中Y基团的不同,偶联剂所适合的聚合物种类也不同,这是因为基团Y对聚合物的反应有选择性,例如含有乙烯基和甲基丙烯酰氧基的硅烷偶联剂,对不饱和聚酯树脂和丙烯酸树脂特别有效。
其原因是偶联剂中的不饱和双键和树脂中的不饱和双键在引发剂和促进剂的作用下发生了化学反应的结果。
但含有这两种基团的偶联剂用于环氧树脂和酚醛树脂时则效果不明显,因为偶联剂中的双键不参与环氧树脂和酚醛树脂的固化反应。
但环氧基团的硅烷偶联剂则对环氧树脂特别有效,又因环氧基可与不饱和聚酯中的羟基反应,所以含环氧基硅烷对不饱和聚酯也适用;而含胺基的硅烷偶联剂则对环氧、酚醛、三聚氰胺、聚氨酯等树脂有效。
含-SH的硅烷偶联剂则是橡胶工业应用广泛的品种。
通过以上两反应,硅烷偶联剂通过化学键结合改善了复合材料中高聚物和无机填料之间的粘接性,使其性能大大改善,那么偶联剂的处理效果如何?可通过理论粘结力的推算进行表征。
根据界面化学的粘接理论,胶粘剂与被粘物之间单位面积的次价键粘接力主要考虑色散力。
2、浸润效应和表面能理论1963年,ZISMAN在回顾与粘合有关的表面化学和表面能的已知方面的内容时,曾得出结论,在复合材料的制造中,液态树脂对被粘物的良好浸润是头等重要的,如果能获的完全的浸润,那么树脂对高能表面的物理吸附将提供高于有机树脂的内聚强度的粘接强度。
3、可变形层理论为了缓和复合材料冷却时由于树脂和填料之间热收缩率的不同而产生的界面应力,就希望与处理过的无机物邻接的树脂界面是一个柔曲性的可变形相,这样复合材料的韧性最大。
偶联剂处理过的无机物表面可能会择优吸收树脂中的某一配合剂,相间区域的不均衡固化,可能导致一个比偶联剂在聚合物与填料之间的多分子层厚得多的挠性树脂层。
这一层就被称之为可变形层,该层能松弛界面应力,阻止界面裂缝的扩展,因而改善了界面的结合强度,提高了复合材料的机械性能。
4、约束层理论与可变形层理论相对,约束层理论认为在无机填料区域内的树脂应具有某种介于无机填料和基质树脂之间的模量,而偶联剂的功能就在于将聚合物结构“紧束”在相间区域内。