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- 硅烷偶联剂品种那么多、用途那么广、而很快我们这里应有尽有
- 宣布时间： 2018-07-22 点击次数：6462
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硅烷偶联剂又名硅烷处理剂、底涂剂，是一种在无机质料和高分子质料的复合体系中, 能通过物理和/或化学作用把二者结合,亦或能通过物理和/或化学反应, 使二者的亲和性获得改善, 从而提高复合质料综合性能的一种物质。硅烷偶联剂是一种具有特殊结构的有机硅化合物。在它的分子中, 同时具有能与无机质料( 如玻璃、水泥、金属等) 结合的反应性基团和与有机质料( 如合成树脂等) 结合的反应性基团。因此, 通过硅烷偶联剂可使两种性能差别很大的质料界面偶联起来, 以提高复合质料的性能和增加粘接强度, 从而获得性能优异、可靠的新型复合质料。
硅烷偶联剂的结构及其作用机理
1、结构特征
硅烷偶联剂分子中含有两种差别的反应性基团，其通式为RSiX3， X体现水解性官能基，它可与甲氧基、乙氧基、溶纤剂以及无机质料(玻璃、金属、SiO2)等爆发偶联反应;R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如乙烯基、乙氧基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基等，可与无机质料、种种合成树脂、橡胶爆发偶联反应。
2、偶联机理
硅烷偶联剂在提高复合质料性能方面具有显著的效果。但迄今为止，还没有一种理论能解释所有的事实。常用的理论有化学键理论、外貌浸润理论、变形层理论、羁绊层理论、另有就是布鲁特曼提出的阳离子型硅烷偶联剂的作用机理，以及自由基型硅烷偶联剂的作用机理。
化学键理论
两种差别性质质料界面间的偶联机理，早在20世纪60年代，即研究了玻璃纤维增强塑料的机理，而现在人们进一步通过新型剖析仪器为手段，研究剖析了质料界面状态，对吸附反应状态等历程有了进一步的了解，从而提出了化学键合理论和物理吸附等的解释，其中化学键合模型被认为是比较乐成的解释。该理论认为, 硅烷偶联剂含有反应性基团, 它的一端能与无机质料外貌的羟基或金属外貌的氧化物生成共价键或形成氢键, 另一端与有机质料形成氢键或生成共价键; 从而将无机质料和有机质料的界面有机地连接起来, 提高复合质料的各项性能。
外貌浸润理论
硅烷偶联剂的外貌能较低, 润湿能力较高,能均匀地漫衍在被处理外貌, 从而提高异种质料间的相容性和疏散性。硅烷偶联剂的作用在于改善了有机质料对增强质料的润湿能力。实际上, 硅烷偶联剂在差别质料界面的偶联历程是一个庞大的液固外貌物理化学历程。首先, 硅烷偶联剂的粘度及外貌张力低、润湿能力较高, 对玻璃、陶瓷及金属外貌的接触角很小,可在其外貌迅速铺展开, 使无机质料外貌被硅烷偶联剂湿润; 其次, 一旦硅烷偶联剂在其外貌铺展开, 质料外貌被浸润, 硅烷偶剂分子上的两种基团便划分向极性相近的外貌扩散，由于大气中的质料外貌总吸附着薄薄的水层，一端的烷氧基便水解生成硅羟基，取向于无机质料外貌，同时与质料外貌的羟基爆发水解缩聚反应；有机基团则取向于有机质料外貌，在交联固化中，两者爆发化学反应，从而完成异种质料间的偶联历程。
形态理论
无机质料上的硅烷处理剂会以某种方法改变邻近有机聚合物的形态，从而革新粘接效果� ？杀湫尾憷砺廴衔�，可爆发一个挠性树脂层以缓和界面应力；而约束层理论认为，硅烷可将聚合物结构“紧束”在相间区域中。
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很是困难的。使用有机硅烷偶联剂后增大的键强度是一系列庞大因素的综合，如浸润、外貌能、界限层的吸附、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。
使用要领
硅烷偶联剂的使用要领主要有外貌预处理法和直接加入法，前者是用稀释的偶联剂处理填料外貌，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质料外貌的疏散，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，因此一般需调理溶液的PH值、除氨基硅烷外，其他硅烷可加入少量醋酸，调理PH值至4-5，氨基硅烷因具碱性，不必调理。因硅烷水解后，不可久存，最好现配现用，适宜在一小时用完。以下是一些具体应用要领（1）、预处理填料法（2）、硅烷偶联剂水溶液（玻纤外貌处理剂）：玻纤外貌处理剂常含有：成膜剂、抗静电剂、外貌活性剂、偶联剂、水。（3）、底面法：将5%-20%的硅烷偶联剂的溶液，通过涂、刷、喷，浸渍处理基材外貌，取出室温晾干24小时，最幸亏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”的混淆物中，在树脂及填料混适时，硅烷可直接喷洒在混料中。
硅烷偶联剂的种类及作用
自硅烷偶联剂问世以来，氨基硅烷和改性氨基硅烷的品种较多，应用也比较成熟，并且有新的生长。而过氧化、叠氮硅烷没多大的实际用途。近年来新开发的硅烷主要有环氧硅烷、含异氰酸酯基的硅烷、螯合型硅烷、含氟硅烷、乙烯基硅烷、叠氮化物、酸酐基和长链烷基硅烷等。以下两图就是常用硅烷偶联剂的种类，代表性硅烷结构式、典范用途。
硅烷偶联剂的应用
硅烷偶联剂的应用十分广泛,主要有以下几方面。(1)用作外貌处理剂,以改善室温固化硅橡胶与金属的粘合性能;(2)用于无机填料填充塑料时,可以改善其疏散性和粘合性;(3)用作增粘剂,在水电站工程中提高水泥与环氧树脂的粘合性;(4)用作密封剂,具有耐水、耐高温、耐气候等性能,用于氟橡胶与金属的粘合密封;(5)用作单组分硅橡胶的交联剂;(6)用作难粘质料聚烯烃(如ＰＥ,ＰＰ)和特种橡胶(如硅橡胶、ＥＰＲ、ＣＲ、氟橡胶)的粘合增进剂。
目前，硅烷在涂料中的应用主要集中在三方面：用于底涂层增强底材与涂层间的粘合性：用于改善颜料或填料在溶剂性涂料或水性涂料中的疏散性；用于涂料树脂的改性，以制成新的功效涂料。硅烷用作增进附着力的添加剂，使涂料结合在种种差别底材外貌上，这样的结合不但减少在湿情况中的腐化和漆膜的剥落，并且能提高耐擦伤性和耐情况性。硅烷广泛用于丙烯酸酯树脂、环氧树脂和聚氨酯涂料中，在溶剂性、高固体和水性涂料中均有效果，既可作底漆使用，也可作掺和助剂使用。硅烷在涂料中还可起颜料疏散剂和粘接剂的作用，它们可牢固地结合在种种无机颜料和填料上。硅烷一旦附着到填料的外貌上，它们就能降低涂料的粘度，改善填料的疏散性，从而提高遮盖力和提高涂层的耐久性和刷洗性。
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