矽烷偶聯(lián)劑: 矽烷偶聯(lián)劑是由矽氯(lǜ)仿(HSiCl3)和帶有反(fan)應性基團的(de)🔞不飽和烯烴(ting)在鉑氯酸催(cuī)化下加 成,再(zai)經醇解而得(dé)。矽烷偶 聯劑(jì)實質上是一(yī)類具有有機(jī)官能團的矽(xī)烷,在⛹🏻♀️其分子(zǐ)中同時具有(you)能和無機質(zhì)材料(如玻璃(lí)、矽砂、金屬等(deng))化學結合 的(de)反應基團及(ji)與✏️有機質材(cai)料🔱(合成樹脂(zhi)等)化學結合(hé)的反應基團(tuan)。可用通式Y(CH2)nSiX3表(biao)示🚶♀️,此處,n=0~3;X- 可水(shuǐ)解的基🙇♀️團;Y一(yi)有機官能團(tuán),能與樹脂起(qi)反應。X 通常是(shì)氯基、甲氧基(ji)、乙氧基、甲氧(yang)基乙氧基、乙(yǐ)酰氧基等, 這(zhe)些基團水解(jie)時💘即生成矽(xī)醇(Si(OH)3),而與無機(ji)物質結合,形(xíng)成矽氧烷。Y是(shì)乙烯基、氨基(ji)、環🧑🏽🤝🧑🏻氧基、甲基(ji)丙烯酰氧 基(ji)、巯基或脲基(ji)。這些👄反應基(jī)可與有機物(wù)質🌐反應而結(jié)合。
因此,通過(guò)使用矽烷偶(ou)聯劑,可在無(wú)機物質和有(you)機物質的界(jiè)面之間架起(qǐ)"分子橋",把兩(liang)種性質懸殊(shū)的材料♻️連接(jiē)在 一起, 起提(tí)高複合材料(liao)的性能和增(zēng)加粘接強度(dù)的作💔用。 矽烷(wán)偶聯劑的這(zhe)一🏒特性最早(zǎo)應用于玻璃(li)纖維增強⭐塑(su)料(玻璃 鋼)上(shàng), 作玻璃纖維(wei)的表面處理(li)劑,使玻璃鋼(gang)的機械性能(neng)、電🏒學性能和(he)抗老化性能(néng)得到很大的(de)提高,在玻璃(lí)鋼工業中😄 的(de)重🌐要性早已(yi)得到公認。
目(mù)前,矽烷偶聯(lian)劑的用途已(yǐ)從玻璃纖維(wei)增強塑料(FRP)擴(kuo)大到玻璃纖(xian)維增強熱塑(sù)性塑料(FRTP)用的(de)玻璃纖維 表(biao)面處理劑、無(wu)機填♊充物的(de)表面處理劑(jì)以及密封劑(jì)、 樹脂混凝土(tǔ)、水交聯性聚(jù)乙烯、樹脂👈封(fēng)裝材料、殼型(xíng)造型、輪 胎、帶(dài)、塗料、膠粘劑(jì)、研磨材料(磨(mo)⭐石)及其它的(de)表面處理劑(jì)。
在矽烷偶聯(lian)劑這兩類性(xìng)能互異的基(jī)團中,以Y基團(tuán)🔅最重🐪要、它‼️對(duì)制品性能影(yǐng)響很大,起決(jue)定偶聯劑的(de)性能作用。 隻(zhī)有當Y基團能(néng)和對應的樹(shu)脂起反應, 才(cái)能使複合材(cai)料的強度提(tí)高。一✨般要求(qiu)Y基團要與樹(shu)脂相容并能(neng)起偶聯反應(ying)。 所以,一定的(de)樹脂得選擇(ze)含适當Y基團(tuan)的矽烷偶聯(lián)劑。 當Y爲無反(fan)應性的烷基(jī)或芳基時,對(duì)🌈極性樹脂是(shi)不起作用的(de), 但可用于非(fēi)🐕極性樹脂,如(ru)矽橡膠、聚苯(ben)乙烯等的📱膠(jiao)接中。當Y含反(fan)應性官能基(jī),要注意❄️它與(yu)所用樹脂的(de)反應性及相(xiàng)容 性。當Y含💯氨(ān)基時,是屬于(yú)催化性的,能(neng)在酚醛、脲醛(quan)‼️、三聚氰胺甲(jia)醛的🐉聚合中(zhong)作催化劑,也(yě)可作爲環氧(yang)和聚氨酯樹(shù) 脂的固化劑(ji),這時偶聯劑(jì)完全參與反(fǎn)應,形成新鍵(jiàn)。氨基矽烷類(lèi)的偶聯劑是(shì)屬于通用型(xing)的,幾乎能🏃♂️與(yǔ)各種樹脂起(qǐ)偶聯 作用,但(dan)聚🥵酯樹脂例(lì)❤️外。x 基團的種(zhǒng)類對偶聯效(xiao)果沒有影響(xiǎng)。
因此,根據Y基(jī)團中反應基(jī)的種類,矽烷(wán)偶聯劑也分(fen)别稱爲乙烯(xi)基矽烷、氨基(jī)矽烷、環氧基(jī)矽烷、巯基矽(xī)烷和甲 基丙(bǐng)烯酰氧基矽(xī)烷等,這幾種(zhong)有機官能團(tuán)矽烷是最常(chang)用的矽烷偶(ou)聯劑。
矽烷偶(ou)聯劑的應用(yòng)大緻可歸納(nà)爲三個方面(mian):
(一)用于玻璃(lí)纖維的表面(miàn)處理,能改善(shan)玻璃纖維和(hé)樹脂的粘合(hé)🐕性能,大大提(ti)高玻璃纖維(wéi)增強複合材(cai)料的強度、 電(diàn)氣、抗水、抗氣(qi)😘候等性能,即(jí)使在濕态時(shi),它對複合材(cai)料機械性能(neng)的提高,效果(guo)也十分顯著(zhe)。
目前,在玻璃(li)纖維中使用(yong)矽烷偶聯劑(ji)已相當普遍(bian),用于這一方(fāng)面的矽烷偶(ǒu)聯劑約占其(qí)消耗總量的(de)50%,其中用 得🤩較(jiào)多的品種是(shi)乙烯基矽烷(wán)、氨基矽烷、甲(jiǎ)基丙烯酰氧(yang)基矽烷等。
(二(er))用于無機填(tián)料填充塑料(liao)。可預先對填(tián)料進行表🔴面(miàn)處理,也可直(zhí)接加入樹脂(zhī)中。能改善填(tián)料在樹脂中(zhōng)的⛹🏻♀️分散 性及(jí)☀️粘合力,改善(shàn)工藝性能和(he)提高填充塑(su)料(包括橡膠(jiāo)♊)的機械、電學(xué)和🏃♂️耐氣候等(děng)性能。
(三)用作(zuò)密封劑、粘接(jiē)劑和塗料的(de)增粘劑,能提(tí)高它們的粘(zhān)接強度、耐水(shuǐ)、耐氣候等性(xìng)能。 矽烷偶聯(lian)劑往往可🔞 以(yi)解決某些材(cai)☎️料長期以來(lai)無法粘接的(de)難題。
矽烷偶(ǒu)聯劑作爲增(zeng)粘劑的作用(yòng)原理在于它(tā)本身有兩種(zhong)👌基團;一種基(ji)團可以和被(bei)粘的骨架材(cái)料結合;而另(lìng)一種基團 則(ze)可以與高分(fen)子材料或粘(zhan)接劑結合,從(cóng)而在粘接界(jiè)面形成強力(lì)較高的化學(xue)鍵,大大改善(shàn)了粘接強度(dù)。矽烷偶聯劑(jì)的應 用一般(bān)有三種方法(fǎ):一是作爲骨(gu)架材料的表(biǎo)面處理劑;二(er)是加⛱️入到粘(zhān)接劑中🤞,三是(shì)直接加入到(dao)高分子材料(liao)中。從🐪充分 發(fa)揮其效能和(he)降低❓成本的(de)角✉️度出發,前(qián)兩種❄️方法較(jiao)好。
矽烷偶聯(lian)劑在膠粘劑(ji)工業的具體(tǐ)應用有如下(xià)幾個方面:
①在(zai)結構膠粘劑(jì)中金屬與非(fēi)金屬的膠接(jie),若使用矽烷(wán)類增粘劑,就(jiu)能與金屬氧(yang)化物縮合,或(huo)跟另一個矽(xi)烷醇縮 合,從(cong)而使矽原子(zǐ)與被膠物表(biao)面緊緊接觸(chu)。如在丁腈酚(fen)💃🏻醛結構膠中(zhōng)加⭕入矽烷作(zuo)增粘劑,可以(yi)顯著提高膠(jiāo)接強度。
②在膠(jiāo)接玻璃纖維(wéi)方面國内外(wài)已普遍采用(yòng)矽烷作處🛀🏻理(li)劑。它能與界(jiè)面發生化學(xue)反應,從而提(tí)高膠接強度(dù)。例如, 氯丁膠(jiāo)膠🔱接若不用(yòng)矽烷作處理(lǐ)劑時,膠接剝(bāo)離強度爲1.07公(gong)斤/厘米2,若用(yòng)氨基矽烷作(zuò)處理劑,則膠(jiao)接的剝離強(qiang)度 爲8.7公斤/厘(lí)米2。
③在橡膠與(yu)其他材料的(de)膠接方面,矽(xī)烷增粘劑具(jù)有特♍殊的功(gōng)用。它明顯地(di)提高各種橡(xiàng)膠與其它材(cái)料的膠接強(qiáng)度。 例如,玻璃(lí)與聚氨酯橡(xiang)膠膠接時,若(ruò)不用矽烷作(zuò)處理劑,膠的(de)剝離強⛹🏻♀️度爲(wei)0.224公🌈斤/厘米2,若(ruo)加⭐矽烷時,剝(bao)離強 度則爲(wei)7.26公斤/厘♻️米2。
④本(ben)來無法用一(yi)般粘接劑解(jiě)決的粘接問(wen)題有時可用(yòng)矽烷偶聯劑(jì)解決。如鋁和(he)聚乙烯、矽橡(xiàng)膠與金屬、矽(xī)橡膠與 有機(ji)玻璃,都可根(gen)據化學鍵理(lǐ)論,選擇相應(yīng)的矽烷偶聯(lian)劑,得到👄滿意(yì)的解決。例如(ru),用乙烯基🌈三(san)過氧化叔丁(dīng)基矽烷 (Y一4310)可(ke)使聚乙烯與(yu)鋁箔相粘合(hé);用丁二烯基(ji)三乙氧基矽(xī)烷可使矽橡(xiang)膠與金屬的(de)扯離強度達(dá)到21.6~22.4公 斤/厘米(mǐ)2。
一般的粘接(jiē)劑或樹脂配(pei)合使用偶聯(lián)劑後不僅能(neng)🔴提高❤️粘✏️合👄強(qiáng)度,更主要的(de)是增加粘合(he)力的耐水性(xìng)及耐💔久性。如(ru)聚 氨基甲酸(suan)酯和環氧樹(shu)脂對許多材(cái)料雖然具有(you)高的粘合力(li),但粘合的耐(nai)🈚久性及耐水(shuǐ)性不太理想(xiang);加入矽✔️烷偶(ǒu)聯劑後, 這方(fāng)面的性能可(ke)得到顯著的(de)改善。
矽烷偶(ou)聯劑的其它(ta)方面應用還(hai)包括:
①使固定(ding)化酶附着到(dào)玻璃基材表(biao)面,
②油井鑽探(tan)中防砂,
③使磚(zhuan)石表面具有(you)憎水性,
④通過(guo)防吸濕作用(yòng),使熒光燈塗(tú)層具有較高(gao)的表面電阻(zǔ);
⑤提高液體色(se)譜柱中有機(ji)相對玻璃表(biǎo)面的吸濕性(xing)能。