硅烷偶联剂
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硅烷偶联剂kh560CAS号:2530-83-8 国外牌号: A-187(美国奥斯佳有机硅有限公司)(原联碳公司),美国道康宁Z-6040,日本信越KBM-403。
KBM-403(日本信越化学工业株式会社)化学名称及分子式:γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷硅烷偶联剂KH560性质:物理形态:无色或微黄色液体。
沸点:290℃。
折光率:(nD25) 1.4260-1.4280,比重(dD25)1.065-1.072。
溶解性:溶于水,同时发生水解反应,水解反应释放甲醇。
溶于醇、丙酮和在5%以下的正常使用水平溶于大多数脂肪族酯。
硅烷偶联剂KH560用途:1.是一种含环氧基的偶联剂,用于多硫化物和聚氨酯的嵌缝胶和密封胶,用于环氧树脂的胶粘剂、填充型或增强型热固性树脂、玻璃纤维胶粘剂和用于无机物填充或玻璃增强的热塑料性树脂等。
2.硅烷偶联剂kh560增强基于环氧树脂电子密封剂和封装材料及印刷电路板的电性能,提高树脂与基体或填充剂之间的粘结力。
3.硅烷偶联剂KH-560能够增强许多无机物填充的尼龙,聚丁烯对苯二酸酯在内的复合材料的电学性能。
对范围广泛的填充剂和基体,象粘土、滑石、硅灰石、硅石、石英或铝、铜和铁在内的金属都有效。
4.从添加硅烷偶联剂KH560获益的具体应用,包括:用石英填充的环氧密封剂、预混配方,用砂填充的环氧树脂混凝土修补材料或涂层和用于制模工具和金属填充的环氧树脂材料。
5.免除了对多硫化物和聚氨酯密封胶和嵌缝化合物中独立底漆的要求。
6.硅烷偶联剂KH560还可以改进含水丙烯酸胶乳嵌缝胶和密封胶,基于聚氨酯和环氧树脂的涂层中的粘合。
7.生产包装运输:KH560用塑料桶包装,每桶净重5kg, 10kg, 20kg,代办托运。
(用量注意:硅烷偶联剂处理无机表面材料并非用量越多越好,理想的添加量是能够使硅烷偶联剂在无机材料表面里形成一层单分子层,与无机材料表面羟基反应,从而提高无机材料的亲油性。
如果硅烷偶联剂用量过多,则偶联剂自身水解后发生交联反应,从而是材料力学性能降低。
kh570硅烷偶联剂分子式
一、kh570硅烷偶联剂简介
KH-570硅烷偶联剂,也被称为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷,是硅烷偶联剂的一种。
主要用于改善无机材料和有机材料之间的结合性能,从而提高复合材料的机械强度、电气性能和耐久性。
KH-570硅烷偶联剂具有高度的反应性,可以与许多不同类型的材料发生反应,包括玻璃、陶瓷、金属和橡胶等。
二、kh570硅烷偶联剂的分子式
KH-570硅烷偶联剂的分子式为:CH2=CHCOO(CH2)3Si(OCH3)3。
其化学结构包含三个主要的组成部分:烯丙基、碳碳双键和硅氧烷部分。
烯丙基和碳碳双键的结合提供了反应性,使得KH-570可以与不同类型的有机材料发生反应。
硅氧烷部分则提供与无机材料如玻璃、陶瓷和金属的结合能力。
三、kh570硅烷偶联剂的应用
KH-570硅烷偶联剂在许多领域中都有广泛的应用,主要包括:
1.玻璃纤维增强塑料:用于提高玻璃纤维和有机聚合物之间的粘结力,从而
提高复合材料的机械性能。
2.陶瓷和玻璃的表面处理:增强无机材料与有机涂层或粘合剂的粘结力。
3.橡胶和塑料的改性:改善橡胶和塑料的抗老化性能、耐热性和电气性能。
4.粘合剂和密封剂:提高粘合剂和密封剂与各种材料之间的粘结力。
5.涂料和油墨:改善涂料和油墨在各种基材上的附着力。
四、结论
KH-570硅烷偶联剂是一种重要的化学试剂,广泛应用于材料科学和工程领域。
其独特的分子结构使其能够桥接无机和有机材料,提高复合材料的性能。
通过了解KH-570硅烷偶联剂的分子式和应用,我们可以更好地理解其在各行业中的重要性和作用。
硅烷偶联剂硅烷偶联剂又名硅烷处理剂、底涂剂,是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物,其通式为RSiX3,式中R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团,如氧基、巯基、乙烯基、环氧基、酰胺基、氨丙基等;X代表能够水解的烷氧基,如卤素、烷氧基、酰氧基等。
硅烷偶联剂是在分子中具有两种以上不同反应基的有机硅单体,它可以和有机与无机材料发生化学键合 (偶联),增加两种材料的粘接性。
通式中n为0~3的整数; X表示水解性官能基,它可与甲氧基、乙氧基、溶纤剂以及无机材料(玻璃、)等发生偶联反应; Y为有机官能团,如乙烯基、乙氧基、氨基、环氧金属、SiO2基、甲基丙烯酰氧基、巯基等,可与无机材料、各种合成树脂、橡胶发生偶联反应。
典型硅烷偶联剂性能如下表:用于玻璃纤维、无机填料表面处理。
用作密封剂、胶粘剂和涂料增稠剂。
还应用于使固定化酶附着到玻璃基材表面、油井钻探防砂、使砖石表面具有憎水性、使荧光灯涂层具有较高的表面电阻、提高液体色谱中有机相对玻璃表面的吸湿性能等。
由硅氯仿与带有活性基团的烯烃在铂催化剂催化下加成再经醇解制得。
代表性硅烷偶联剂如表所示。
根据硅烷偶联剂的反应机理,水解性官能基X遇水生成硅醇。
如果是无机材料(如玻璃),则偶联剂和玻璃表面的硅醇发生缩合反应,在玻璃和硅烷偶联剂之间形成共价键。
利用这一特点,硅烷偶联剂可用于处理玻璃纤维(制增强塑料)、改进涂料和粘合剂性能以及用于处理无机填料的表面等,对于玻纤增强不饱和聚酯来说,以用甲基丙烯酰氧基硅烷为宜;对于环氧树脂层压板,则以用环氧化硅烷及氨基硅烷为宜。
硅烷偶联剂的新用途是作为聚乙烯交联剂,通过聚乙烯和乙烯基三甲氧基硅烷接枝共聚,或通过聚乙烯与硅烷发生缩合反应进行交联。
经过处理的聚乙烯可用作电缆及复杂的异型材料。
为了适应功能性高分子复合材料的发展,已开发出一些新型硅烷偶联剂,如γ-脲基丙基- 三甲氧基硅烷,γ-缩水甘油基丙基-甲基-二乙氧基硅烷及N-苯基-γ-氨基丙基-二甲氧基硅烷等。
KH-550(对范围广泛的填充剂和基体,象粘土、滑石、硅灰石、硅石、石英或铝、铜和铁在内的金属都有效。
)
水解PH值条件
1 准备醋酸浓度为0.1~2.0%的水溶液若硅烷偶联剂的溶解性良好,则可以降低醋酸浓度。
若是硅烷偶联剂KBM-6123,KBM-573,KBM-575除外),则无需添加醋酸。
2 在充分搅拌醋酸水溶液的同时滴入硅烷偶联剂,硅烷偶联剂的浓度一般为0.1~2.0%,搅拌速度应控制在不使液体溢出状态。
另外,若滴入时间过短则不利于硅烷偶联剂的扩散,极易生成凝胶状物质。
3 滴入工作结束后,继续搅拌30~60分钟待水溶液几乎呈透明状态时,硅烷偶联剂的加水分解工作方告结束。
4 根据需要对硅烷水溶液进行过滤,当出现不容物或悬浮物时,若施以过滤会取得好的效果。
在连续使用硅烷水溶液时,建议采用孔径为0.5um以下的染料溶滤笼做循环过滤处理。
[水溶性]
属于硅烷偶联剂的烷氧基甲硅烷基,一旦溶于水中,则成为硅烷醇基。
这个硅烷醇基是不稳定的,随着时间的推移会产生缩合反应,其结果是与硅氧烷结合而凝胶化。
虽然通常情况下硅烷醇基在水溶液中并不稳定,可一旦进入弱酸性环境,则变的极其稳定。
此外,胺硅烷基于与氨基的相互作用,它在水溶液中是非常稳定的。
为了改善溶液保存的稳定性,可以使用调节溶液的ph值(ph4~5)同时使用乙醇以及在低于常温的环境下储藏等方法。
硅烷偶联剂水解催化剂硅烷偶联剂是一种常用的化学品,主要用于改善材料的性能和增强材料的耐久性。
而水解催化剂则是促使硅烷偶联剂发生水解反应的催化剂。
本文将从人类视角出发,以真人叙述的方式,向读者介绍硅烷偶联剂水解催化剂的相关知识。
我们来了解一下硅烷偶联剂。
硅烷偶联剂是一种含有硅原子的化合物,常见的有三氯硅烷、三甲氧基硅烷等。
它们可以与多种材料表面发生化学反应,形成一层硅基化合物的保护层,从而改善材料的性能。
例如,在橡胶制品中添加硅烷偶联剂可以提高橡胶的粘附性和耐磨性,使其更加耐用。
然而,硅烷偶联剂的应用过程中需要将其与水进行反应,以发挥其最佳效果。
而这个水解反应需要借助水解催化剂来促进。
水解催化剂可以加速硅烷偶联剂与水之间的反应速率,使得反应更加迅速和高效。
在水解催化剂的作用下,硅烷偶联剂可以与水中的氢氧根离子(OH-)发生反应,产生硅醇(Si-OH)和相应的酸。
硅醇可以与材料表面发生缩合反应,形成稳定的硅氧键连接,从而增强材料的耐久性和稳定性。
同时,水解反应也可以使硅烷偶联剂与材料表面形成更紧密的结合,提高材料的粘附性。
水解催化剂的选择对硅烷偶联剂的水解反应起着至关重要的作用。
不同的水解催化剂具有不同的活性和选择性,可以用于不同类型的硅烷偶联剂。
一些常用的水解催化剂包括氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)等碱性催化剂,以及氯化铵(NH4Cl)、硫酸铵(NH4OH)等酸性催化剂。
根据具体的应用需求,可以选择合适的水解催化剂来实现硅烷偶联剂的水解反应。
硅烷偶联剂水解催化剂在材料改性中发挥着重要的作用。
通过水解反应,硅烷偶联剂可以与材料表面形成稳定的化学键连接,从而改善材料的性能和增强材料的耐久性。
水解催化剂作为促进水解反应的关键,能够加速反应速率,提高反应效率。
因此,了解硅烷偶联剂水解催化剂的原理和应用是十分重要的,对于材料工程和化工领域的研究和应用具有重要的指导意义。
硅烷偶联剂水解产物
硅烷偶联剂水解产物主要包括:
1. 二氧化硅(SiO2):硅烷偶联剂水解后,硅原子与水反应生成二氧化硅。
二氧化硅具有高温稳定性、化学惰性以及较高的抗压强度,广泛应用于建材、电子、陶瓷等领域。
2. 甲醇(CH3OH):硅烷偶联剂水解后,部分硅烷分子会与水反应生成甲醇。
甲醇是一种有机溶剂,在化工、制药、染料等领域有广泛应用。
3. 硅醇(Si(OH)4):硅烷偶联剂水解后,部分硅烷分子会与水反应生成硅醇。
硅醇是硅烷偶联剂的前体物质,可以通过聚合反应形成硅醚、硅橡胶等高分子化合物。
4. 酮类:硅烷偶联剂可能发生酮化反应,产生酮类化合物。
酮化反应通常发生在含有羰基的化合物与硅烷偶联剂反应时。
需要注意的是,硅烷偶联剂水解产物的具体组成和性质会受到硅烷偶联剂的结构和反应条件的影响。
不同类型的硅烷偶联剂会产生不同的水解产物。
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。
硅烷偶联剂(白炭黑)硅烷偶联剂的通式可以表示为:Y—R—SiX3X和Y是两类反应特性不同的活性基团。
其中,X易与无机物中的玻璃、陶土、二氧化硅、金属、金属氧化物等产生牢固的结合(化学或物理的);而Y则易与有机物中的树脂、橡胶等产生良好的结合(化学或物理的),正是由于其分子中同时存在亲有机和亲无机的两种功能团,因此,通过硅烷偶联剂就可以把有机材料和无机材料这两种性质差异很大的材料牢固粘合在一起(偶联),从而获得满意的粘接。
这就是硅烷偶联剂名称的由来。
按连接在硅原子上可水解基团(即X基团)的数量不同,硅烷偶联剂可分为三官能型和二官能型两大类,近年来,还出现了官能团为聚合物的聚合物型硅烷偶联剂。
在国外,由于硅烷偶联剂的生产主要为几家大公司所控制,为了形成垄断,各立牌号。
因此,同一种产品,市场上可以出现几个牌号,名目繁多。
目前,美国联合碳化公司(UCC)是世界上最大的硅烷偶联剂生产厂家,其所拥有的品种也最多。
2、硅烷偶联剂的应用硅烷偶联剂最早是作为玻璃纤维增强塑料的玻纤处理剂而开发的。
由于硅烷偶联剂改善了玻纤与树脂之间的粘合,从而显著提高了增强塑料的机械性能。
随着复合材料的迅速发展,硅烷偶联剂无论在品种或产量的发展速度也很快。
近年来,利用硅烷偶联剂对某些材料引入特定功能性基团,可以改进材料的表面性质,获得防静电、防霉、防臭、防凝血和生理惰性等,成为硅烷偶联剂新用途的开端。
正是由于许多重要应用领域的开发,硅烷偶联剂成为有机硅的一个重要分支。
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。
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。
可用通式Y(CH2)nSiX3表示,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。
有机硅烷偶联剂的作用机理有机硅烷偶联剂,这个词一听就让人觉得有点高大上,其实它的作用就像我们日常生活中的调味品,给不同材料之间搭建起了一座桥梁。
想象一下,咱们做饭的时候,盐、酱油、醋这些调料没有了,菜肴是不是就变得没味儿?有机硅烷偶联剂就是在各种材料里,扮演着这种“调味品”的角色。
说到这里,你可能会问,这东西到底能干嘛呢?有机硅烷偶联剂特别擅长处理各种表面,尤其是那些不太好黏的材料,比如说塑料和金属。
当我们把这玩意儿涂抹上去后,它能形成一个强有力的连接,确保不同材料之间能紧密结合。
就像你和好友之间的友情,有时候需要一点点的“润滑剂”来增强那份羁绊。
而且它还能提高材料的耐久性,抵御水分、化学品的侵袭,真是个“小强”!它还对我们生活中的很多产品都有影响哦。
比如在涂料中,它能让涂层更加均匀,提升附着力,让颜色更鲜艳,使用寿命更长。
这样,墙面再也不怕风吹日晒,不用担心变色褪色。
而在汽车工业里,车身表面应用它后,不仅能防止锈蚀,还能使车漆光泽动人,真是让人眼前一亮的效果。
再说说它在建筑材料中的应用,大家都知道,房子要经得起风吹雨打,这时候有机硅烷偶联剂就像个“守护神”,增强混凝土的强度和耐水性,保障建筑物的稳固。
这让我们在家里生活得更加安心,毕竟谁都不想看到自己的房子“出状况”,对吧?科学界对于有机硅烷偶联剂的研究也是一项“新宠”。
科学家们正在努力深入探讨它的各种性质和应用潜力。
通过实验,研究人员发现它不仅能够增强材料的性能,还能提升环境友好性,帮助我们实现可持续发展。
对于那些追求环保的朋友来说,这简直是个福音。
此外,它在电子产品中也是个不折不扣的明星。
想象一下,手机、电脑等设备需要高效的散热和绝缘材料,偶联剂在这里同样大显身手。
通过与填料结合,它能够改善材料的电性能,让你的设备运行得更加流畅。
说到这里,大家肯定对有机硅烷偶联剂有了更深的了解。
其实它的魅力就在于,虽然它的名字听起来有点复杂,但它的作用却是贴近生活的。
硅烷偶联剂机理硅烷偶联剂是一种常用的有机硅化合物,其主要作用是在分散体系中连接无机固体材料与有机基质,从而增强材料的机械性能和化学稳定性,提高材料的表面活性和分散性。
硅烷偶联剂起到的作用通常被称为化学吸附或化学键合,其机理原理在科学界已得到广泛研究。
硅烷偶联剂由一个有机基团和一个或多个硅基团组成,硅基团的化学键长短和键能较大,且表面容易吸附活性位点,这是硅烷偶联剂的基本特征。
在偶联剂的加入下,硅基团吸附在颗粒表面上,有机基团则与环境中的有机物或溶剂发生相互作用。
硅烷偶联剂与其他物质的相互作用是一个复杂的过程,其中涉及到多种化学反应。
硅烷偶联剂的化学吸附主要包括两个方面:一是硅烷偶联剂中硅基团与颗粒表面发生的化学反应,二是硅烷偶联剂中的有机基团与溶液中有机分子之间的相互作用。
硅烷偶联剂中的硅基团与颗粒表面的化学反应有三种可能的机制:(1)亲核取代反应,即硅基团与表面羟基、硫醇或氨基等活性位点发生亲核取代反应,稳定偶联剂和基质的化学键形成。
(2)缩合反应,即硅烷分子中的有机基团与表面基质中的活性基团发生分子间缩合反应,也会稳定硅烷与有机基质间的键合。
(3)氢键作用,硅烷偶联剂的有机基团与表面基质中的氢键作用也可产生相互吸引作用,起到化学键合的作用。
此外,硅烷偶联剂中的有机基团与溶液中有机分子之间的相互作用也是影响偶联剂效果的重要因素。
硅烷偶联剂的有机基团可以与溶液中的有机物发生疏水相互作用、范德华力作用、静电作用等,从而影响偶联剂表面的性质。
例如,硅烷偶联剂中的疏水基团与颗粒表面而言,具有亲油性质,可使颗粒表面变得更疏水,使其更好地与无机填料的界面产生黏合。
同时由于化学键合的消耗是可逆的,因此在一定的温度下,可升温破坏化学键,从而使原有化学键破坏,使表面处于“重新化学键合”的新状态。
综上所述,硅烷偶联剂的机理是极其复杂的,其功能机制是由硅基团和有机基团之间的化学反应及与溶液中的有机分子之间的相互作用共同研究的。
硅烷偶联剂简介一、硅烷偶联剂解释硅烷偶联剂在同一个硅原子上含有两种性质不同的活性基团,一种是硅官能的反应性基团,它能与无机物的表面发生化学反应,生成牢固的化学键。
另一种是碳官能的反应基团,它能与有机聚合物发生反应,从而使两种性质差异很大的材料紧紧地结合在一起。
可以把两种物质偶联起来,这就是其名称的由来。
二、硅烷偶联剂种类硅烷的种类大概有数千种,有干硅烷,湿硅烷以及气体硅烷。
经常使用以及规模化生产的硅烷偶联剂有几十种,目前国内常用的销量较大硅烷偶联剂如下:1.乙烯基三甲氧基硅烷(171)2.乙烯基三乙氧基硅烷(151)3.γ-氨丙基三甲氧基硅烷(540)4.γ-氨丙基三乙氧基硅烷(550)5.N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(792)6.N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(602)7.γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷(560)8.γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(570)硅烷偶联剂牌号对照化学名武大牌号联碳牌号信越牌号中科院牌号CAS NO. 乙烯基三甲氧基硅烷WD-21 A-171 KBM-1003 2768-02-7乙烯基三乙氧基硅烷WD-20 A-151 KBE-1003 78-08-0γ-氨丙基三甲氧基硅烷WD-56 A-1110 KBM-903 KH-540 13822-56-5γ-氨丙基三乙氧基硅烷WD-50 A-1100 KBE-903 KH-550 919-30-2N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷WD-51 A-1120 KBM-603 KH-792 1760-24-3N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷WD-53 A-2120 KBM-602 3069-29-2γ-[(2,3)-环氧丙氧]丙基三甲氧基硅烷WD-60 A-187 KBM-403 KH-560 2530-83-8γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷WD-70 A-174 KBM-503 KH-570 2530-85-0三、硅烷偶联剂应用1、硅烷偶联剂溶液的制备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。
硅烷偶联剂一项目建设的目的:为减少单一产品的经营风险,改进有机硅主要产品的结构,考虑发展有机硅下游产品——硅烷偶联剂,降低经营风险,在市场占据有利形势。
近几年,由于我国玻纤行业和子午线轮胎生产的快速发展,使得市场对硅烷偶联剂的需求量增长很快。
我国的玻璃纤维产业属于朝阳产业,而随着建筑、机械、电子等玻璃纤维增强复合材料等应用领域的发展,使得我国的玻璃纤维产业正在进入新一轮高速发展期。
预计“十一五”期间,玻纤生产量的发展速度将接近10%,2010年我国玻璃纤维量有望达到130万吨,对硅烷偶联剂的需求量将达到18000吨左右;加上橡胶行业及其他行业发展的需求,预计2010年国内硅烷偶联剂总需求量将达到25000吨以上。
目前国内虽有多家硅烷偶联剂生产企业,但绝大多数企业生产规模小,而且产品档次较低,品种规格较少。
因此,有条件的地区或企业建设较大型的多功能硅烷偶联剂生产线,提高我国硅烷偶联剂的生产水平是必要的。
二概述1 基本情况:硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物,其通式为RSiX3,式中R代表氨基、巯基乙烯基、环氧基、氯丙基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基团,这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力,x代表能够水解的基团,如卤素、烷氧基、酰氧基等。
硅烷偶联剂是由三氯氢硅(HSiCl3)和带有反应性基团的不饱和烯烃在铂氨酸催化下加成,再经醇解而得。
硅烷偶联剂既能与无机物中的羟基又能与有机聚合物中的长分子链相互作用,使两种不同性质的材料偶联起来,从而改善生物材料的各种性能。
2 用途:硅烷偶联剂的应用大致可归纳为三个方面;(1) 用于玻璃纤维的表面处理。
硅烷偶联剂能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能,提高玻璃纤维增强复合材料的强度、抗水、抗气候等性能。
2004年玻璃纤维使用的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%以上,其中用得较多的品种有乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。
(2) 用于无机填料的表面处理。
硅烷偶联剂在对无机填料及树脂进行偶联时可预先对填料进行表面处理,也可直接加入树脂中,以改善填料在树脂中的分散性及粘合力,提高工艺性能和填充塑料(包括橡胶)的机械、电学和耐气候等性能。
(3) 用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂。
硅烷偶联剂能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。
硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。
3 硅烷偶联剂的品种:硅烷偶联剂品种很多(常用硅烷偶联剂品种见下表),其中产量最大的是双-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(Si-69或KH-846),它是由三氯氢硅、氯丙烯为原料催化合成γ-氯丙基三氯硅烷(它是生产多种硅烷偶联剂的中间产品),然后进行醇解得到γ-氯丙基三乙氧基硅烷,再与硫化物在一定条件下反应而制得。
它是橡胶料行业中得到成功使用的多功能硅烷偶联剂,广泛应用在子线午轮胎及其它橡胶制品中。
目前常用的硅烷偶联剂品种由于硅烷偶联剂的生产工艺有一定的通用性,即通过变换原料和调整操作参数可在同一条生产线上生产多个品种,因此本项目以生产硅烷偶联剂Si-69为主。
二生产工艺1 生产工艺生产硅烷偶联剂Si-69,需要中间体γ-氯丙基三氯硅烷。
由于中间体一般为生产厂家自用,因此,也给出它的合成路线。
(1)中间体:γ-氯丙基三氯硅烷的合成目前生产γ-氯丙基三氯硅烷是采用三氯氢硅和氯丙烯在铂化物的催化下的合成方法。
反应式如下:HSiCl3 + CH2=CH-CH2Cl —→ClCH2CH2CH2SiCl3工艺流程如下图所示:工艺流程简述:将已提纯的一定量的三氯氢硅(98%)和氯丙烯(99%)先打入混合釜内充分混合,在氮气保护下与批量的铂化物的异丙醇溶液一起打入真空度为0.03-0.04Mpa 并冲有氮气的加成釜内,油浴加热,控制温度在50~60℃,充分反应5~6小时,在反应的过程中催化剂分批录加入,加完后,使反应液逐渐升温至80℃,回流,当回流液渐渐减少,直至看不到回流液时,终止反应,把反应液打入分馏釜内进行分馏,釜内压力0.04Mpa ,温度控制在160℃,分去低沸物,粗产品再进一步精馏即得γ-氯丙基三氯硅烷产品。
(2) Si-69的合成γ-氯丙基三氯硅烷进行醇解得到γ-氯丙基三乙氧基硅烷,再与硫化物在一定条件下进行反应而制得。
①ClCH 2CH 2CH 2SiCl 3+3C 2H 5OH℃100~8003.0Mpa ClCH 2CH 2CH 2Si (OC 2H 5)3+3HCl ClCH 2CH 2CH 2Si(OC 2H 5)3Na S (OC 2H 5)3Si(CH 2)3S 4(CH 2)3Si(OC 2H 5)3++__无水乙醇+NaCl工艺流程如下图所示:低沸物流程简述:将γ-氯丙基三氯硅烷与99.9%乙醇打入酯化釜内,釜内压力0.03MPa ,温度45℃,在酯化过程中,无水乙醇分批量加入,并将生成的盐酸不断排出。
充分反应约6h ,待无水乙醇加完后,逐渐升温至100℃,回流2h ;再把反应液打入分馏釜,分去低沸点物,即得γ-氯丙基三乙氧基硅烷。
将无水乙醇加入反应器内,在搅拌下依次加入Na 2S,Na ,S ,γ-氯丙基三乙氧基硅烷等,搅拌,在恒温下反应,保温4-5h ,然后,将反应物料放出反应器,静置,过滤。
蒸馏,精制即得成品Si-69。
2 技术来源(电话交流)① 中蓝晨光化工研究院提供KH-550/KH-570技术。
③ 原盖州市有机硅厂老技术员马老师能提供技术。
产品:KH-550/KH-560/KH-570/Si-69/KBM-602。
④ 浙江省化工研究院,陈教授能提供技术。
产品: KH-570 /KBM-602。
⑤ 南京新淮科技有限公司 刘老师技术提供产品:KH-550/KH-560/KH-570/Si-69/KBM-602等等Si-69反应料Si-69成品乙醇 分馏同时根据他的陈述,550 带压反应550/570月产量300—500左右Si-69 太饱和蓝星几万吨的规模⑥湖南株洲卜老师四主要原材料消耗(下面数据来自哈工大)五市场情况1 需求情况:我国硅烷偶联剂主要消费于玻璃纤维行业和橡胶行业。
2004年我国硅烷偶联剂消费量应在13500吨左右,消费结构大致为:在玻璃纤维行业中的使用量占硅烷偶联剂总消费量的60%以上;第二大消费领域是橡胶加工行业主要是子午线轮胎,占总消费量的30%左右,其余用于涂料等领域。
2005年,我国硅烷偶联剂的总消费量估计增至17000吨左右,其中主要是玻纤行业的快速发展拉动了硅烷偶联剂消费的增长。
根据对玻纤行业、子午线轮胎以及硅烷偶联剂其他应用领域的发展预测,预计2010年,我国硅烷偶联剂的市场需求量将达到25000吨以上。
2 生产能力近几年,我国硅烷偶联剂发展较快,目前全国生产能力达2.5万吨/年左右,大大小小生产企业有20多家,其中比较大的生产企业主要有:另外还有江苏华盛化工有限公司、丹阳市有机硅材料实业公司、曲阜市万达化工有限公司、南京创世化工助剂有限公司、江苏省溧阳市宇峰化工有限公司、青岛海诺新业化学有限公司等。
南京曙光化工集团是目前我国最大的硅烷偶联剂生产厂商。
集团控股子公司中德合资南京曙光雷福斯硅烷有限责任公司年产6000吨含硫有机硅烷偶联剂,为子午线轮胎专用有机硅偶联剂;同时配有年产7000吨氯丙基硅烷生产线,为其生产硅烷偶联剂提供原料。
集团公司参股子公司南京康普顿曙光有机硅化工有限公司建有年产1500吨氨基硅烷生产线。
集团公司控股的南京曙光氯碱有限公司正在建设年产7万吨氯碱及相应规模的三氯氢硅生产装置,该项目投产后,三氯氢硅不仅能实现生产自给,并有富余量供应国内外市场。
由于我国硅烷偶联剂下游产业的快速发展,使得硅烷偶联剂市场发展很快。
受市场需求的拉动,国内有些企业也在纷纷新建硅烷偶联剂项目,预计今后几年国内硅烷偶联剂的产能仍将得到较快的发展。
六偶联剂使用的原料说明:1 三氯氢硅:三氯氢硅是合成有机硅的重要中间体,同时也是制备半导体级多晶硅和太阳能电池级多晶硅的主要原料。
长期以来,由于我国多晶硅产能较小,因此三氯氢硅主要用于有机硅橡胶偶联剂以及其他有机硅材料,多晶硅的用量很小。
三氯氢硅工艺技术方案:①硅氢氯化法:该方法是用冶金级硅粉作原料,与氯化氢气体反应,是用铜或铁基催化剂,反应在280~320℃和0.05~3Mpa下进行:②四氯化硅氢化法:该反应为平衡反应,为提高三氯氢硅的收率,优选在氯化氢存在下进行,原料采用冶金级产品通过预活化出去表面的氧化物后,可进一步提高三氯氢硅的收率。
反应在温度280~320℃和0.05~3Mpa下进行:2 氯丙烯:①高温氯化法丙烯经预热后进行高温氯化,经冷凝得粗品,精馏得成品。
②氧氯化法以丙烯、氯化氢和氧在碲催化剂存在下,进行气相反应制取。
3 一甲基二氯硅烷:我们鲁西化工集团有机硅的副产物,纯度99%。
4 氯乙烯:氯乙烯的生产方法①氯乙烯首先在工业上实现生产是在20世纪30年代,当时是使用电石水解成,乙炔和氯化氢进行加成反应得到的。
其化学反应方程式为:CaC2 + 2H2O → Ca(OH)2 + C2H2C2H2 + HCl HgCl2CH2CHCl②在50年代初期。
实现了由乙烯和氯气生产,乙烯成为生产氯乙烯更经济、更合理的原料氯乙烯的工业生产路线。
该工艺包括乙烯直接氯化生产二氯乙烷及二氯乙烷裂解生产氯乙烯。
随后,人们注意到二氯乙烷裂解过程,除生成氯乙烯外还生成氯化氢。
由此,工业界想到由氢化氢可以连同乙炔生产工艺一起生产氯乙烯。
CH 2=CH2十C12→ CH 2C1—CH 2C1CH 2C1-CH 2C1 → CH 2=CHC1十HC1CH CH十HCl → CH2=CHC1③ 50年代后期,开发出乙烯氧氯化工艺以适应不断增长的对氯乙烯的需求。
在这个过程中,乙烯、氧气和氯化氢反应生成二氯乙烷,和直接氯化过程结合在一起,两者所生成的二氯乙烷一并进行裂解得到氯乙烯,这种生产方法称为平衡法。
总反应式:2CH2=CH2 + Cl2 +12O2→ 2CH2=CHCl + H2O。