矽烷偶(ou)聯劑: 矽烷偶聯劑(ji)是由矽氯仿(HSiCl3)和帶(dài)有反應性基團⭐的(de)不飽和烯烴在鉑(bó)氯酸催化下加 成(chéng),再經醇解而得。矽(xī)烷☎️偶 聯劑實🌐質上(shang)是一類具有有機(ji)官能團的矽烷,在(zai)其分子📱中同時具(jù)有能和無機質材(cai)📧料(如玻璃、矽砂、金(jīn)屬等)化學結合 的(de)反應基團及與👄有(yǒu)機質材料(合成樹(shù)脂等)化學結合的(de)反應基團。可用通(tong)式Y(CH2)nSiX3表示,此處,n=0~3;X- 可水(shuǐ)解的基團;Y一有機(ji)官能團,能與樹脂(zhi)起反應。X 通常是氯(lü)基、甲氧基、乙氧基(jī)、甲氧基乙氧基、乙(yǐ)酰氧基等⛱️, 這些基(jī)團水解時即生成(cheng)矽醇⛹🏻♀️(Si(OH)3),而與無機📱物(wu)質結合,形成矽氧(yang)烷。Y是乙烯基、氨🚩基(jī)、環氧基、甲基丙烯(xī)酰氧 基、巯基或脲(niào)基。這些反應基可(kě)與有機物質反應(ying)而結合。
因此,通過(guo)使用矽烷偶聯劑(ji),可在無機物質和(hé)有機物質的界💁面(mian)之間架起"分子橋(qiáo)",把兩種性質懸殊(shu)的材料連接在 一(yī)起, 起提高複合材(cai)料的性能和增加(jia)粘接強度的作用(yong)。 矽烷偶聯劑的這(zhè)一特性最早應用(yong)于玻璃📱纖維增強(qiang)塑料(玻璃 鋼)上, 作(zuò)玻🌏璃纖維的💛表面(mian)處理劑🥰,使玻璃鋼(gang)的機械性能、電學(xue)性能和抗老化性(xing)能得到🏃很大的提(ti)高,在玻璃鋼工業(ye)中 的重要性早已(yǐ)⭐得到公認。
目前,矽(xī)烷偶聯劑的用途(tu)已從玻璃纖維增(zeng)強塑料(FRP)擴💰大到❤️玻(bō)璃纖維增強熱塑(sù)性塑料(FRTP)用的玻璃(li)纖維 表面處理劑(ji)、無機填🏃充物的表(biǎo)面處理劑以及密(mì)封劑、 樹脂混凝土(tu)、水交聯🈲性聚乙烯(xi)、樹脂封裝材料、殼(ké)型造型、輪 胎、帶、塗(tú)料、膠粘劑、研磨材(cái)料(磨石)及其它的(de)表面處理劑。
在矽(xi)烷偶聯劑這兩類(lèi)性能互異的基團(tuan)中,以Y基團最重要(yào)、它對制品性能影(ying)響很大,起決定偶(ǒu)聯劑的性能作用(yòng)。 隻有當Y基團能和(he)對應的樹脂起反(fan)應, 才能使複合材(cái)料的強度💜提高。一(yī)般要求Y基團要與(yǔ)樹脂相容并能起(qǐ)偶聯反應。 所以,一(yi)定的樹🔆脂得選擇(zé)含适當Y基團的矽(xi)烷偶聯劑。 當Y爲無(wú)反應性的烷基或(huo)芳基時,對🛀🏻極性樹(shù)脂是不起作用的(de), 但可用于非極性(xing)樹脂,如矽橡膠、聚(jù)苯乙烯等的膠接(jiē)中。當Y含反應✌️性官(guan)能基,要注意它與(yu)所用樹脂的✉️反應(ying)性及相容 性。當Y含(han)氨基時,是屬于催(cuī)化性的,能在酚醛(quan)、脲醛❓、三聚氰胺甲(jiǎ)醛的📞聚合中♈作催(cui)化劑,也可作爲環(huán)氧和聚氨酯樹 脂(zhī)的固化劑,這時偶(ou)聯劑完全參與反(fǎn)應,形成新鍵。氨基(ji)矽烷類的偶🌈聯劑(jì)是屬于通用型的(de),幾乎能與各種樹(shù)脂起偶聯 作用,但(dàn)聚⛷️酯樹脂例外。x 基(jī)團的種類對偶聯(lián)效果沒有影響。
因(yin)此,根據Y基團中反(fan)應基的種類,矽烷(wan)偶聯劑也分别稱(chēng)爲乙烯🔞基矽烷、氨(an)基矽烷、環氧基矽(xi)烷、巯基矽烷和🔞甲(jia) 基丙烯酰氧基矽(xī)烷等,這幾種有機(ji)官能團💯矽烷是🌍最(zui)常用的矽烷偶聯(lián)劑。
矽烷偶聯劑的(de)應用大緻可歸納(na)爲三個方面:
(一)用(yong)于玻璃纖維的表(biǎo)面處理,能改善玻(bō)璃纖維和樹脂的(de)粘合❤️性能,大大提(tí)高玻璃纖維增強(qiáng)複合材料的強度(du)、 電氣、抗水、抗氣⁉️候(hòu)等性能,即使在濕(shī)态時,它對複合材(cai)料機械性能的提(ti)高,效果也十分顯(xian)著🌈。
目前,在玻璃纖(xiān)維中使用矽烷偶(ǒu)聯劑已相當普遍(bian),用于這一方面的(de)矽烷偶聯劑約占(zhàn)其消耗總量的50%,其(qi)中用 得🏃♀️較多的品(pǐn)😄種是乙烯基矽烷(wán)、氨基矽烷、甲基丙(bǐng)烯酰氧基矽烷等(děng)。
(二)用于無機填料(liao)填充塑料。可預先(xian)對填料進行表面(mian)處理,也可直接加(jia)入樹脂中。能改善(shan)填料在樹脂中的(de)分散✔️ 性及粘合力(lì),改🌈善工藝性能和(he)提高填充塑料(包(bāo)括橡膠)的機械、電(diàn)學和耐氣候等性(xing)能。
(三)用作密封劑(ji)、粘接劑和塗料的(de)增粘劑,能提高它(tā)們的♻️粘接強度、耐(nai)水、耐氣候等性能(néng)。 矽烷偶聯劑往往(wang)可 以解☎️決某些材(cái)料長期以來無法(fa)粘接的難題。
矽烷(wan)偶聯劑作爲增粘(zhān)劑的作用原理在(zai)于它本身📧有兩種(zhǒng)♋基團;一種基團可(kě)以和被粘的骨架(jia)材料結合;而另一(yī)種基團 則可以與(yu)高分子材料或粘(zhān)接劑結合,從而在(zài)粘🛀接界面形成強(qiang)力較高🌈的化學鍵(jian),大大改善了粘接(jie)強度🐪。矽烷偶聯劑(jì)的應 用🏃♂️一般有三(sān)種方法:一是作爲(wèi)骨架材料的表面(mian)處理劑;二是加入(rù)到粘接劑中,三是(shi)直接加入到高分(fèn)子材料中。從♍充分(fen) 發揮🏃🏻其效能和降(jiang)低成本的角度出(chu)發,前兩種方法較(jiao)好。
矽烷偶聯劑在(zai)膠粘劑工業的具(jù)體應用有如下幾(jǐ)✊個方面:
①在結構膠(jiāo)粘劑中金屬與非(fēi)金屬的膠接,若使(shǐ)用矽烷類增粘劑(jì),就能與金屬氧化(huà)物縮合,或跟另一(yi)個🙇🏻矽烷醇縮 合,從(cóng)而使矽原子與被(bèi)膠物表面緊緊接(jiē)觸。如在丁腈酚醛(quan)結構膠中加入矽(xi)烷作增粘劑,可以(yi)顯著提高膠接強(qiang)‼️度。
②在膠接玻璃纖(xian)維方面國内外已(yǐ)普遍采用矽烷作(zuò)🔅處理劑。它能與界(jie)面發生化學反應(ying),從而提高膠接強(qiang)度。例如, 氯丁🌏膠膠(jiao)接若不用矽烷作(zuo)處理劑時,膠接剝(bāo)離強度爲1.07公斤/厘(lí)㊙️米2,若用氨基矽㊙️烷(wan)作處理劑,則膠接(jie)的剝離強度 爲8.7公(gong)斤/厘米2。
③在橡膠與(yu)其他材料的膠接(jie)方面,矽烷增粘劑(ji)具有特殊的功用(yong)。它明顯地提高各(gè)種橡膠與其它材(cái)料的膠接強度。 例(li)如,玻璃與聚氨酯(zhǐ)橡膠膠接時,若不(bú)用矽烷作處理劑(ji),膠的🈲剝離強度爲(wèi)0.224公斤/厘米2,若加矽(xi)烷時,剝💛離強 度則(zé)爲7.26公斤/厘☂️米2。
④本來(lai)無法用一般粘接(jiē)劑解決的粘接問(wen)題有時可用矽烷(wan)偶聯😘劑解決。如鋁(lü)和聚乙烯、矽橡膠(jiāo)與金屬、矽橡膠與(yu) 有機玻璃,都可📱根(gēn)據化學鍵理論,選(xuǎn)擇相🎯應的矽烷偶(ǒu)聯劑,得到💯滿意的(de)解決。例✔️如,用乙烯(xi)基三過氧化叔丁(ding)基矽❗烷 (Y一4310)可使聚(jù)乙烯與鋁箔相粘(zhan)🧡合;用丁二烯㊙️基三(san)乙氧基👌矽烷可使(shi)矽橡膠與金屬的(de)扯離強度達到21.6~22.4公(gong) 斤/厘米2。
一般的粘(zhān)接劑或樹脂配合(hé)使用偶聯劑後不(bu)僅能提高粘合強(qiang)🌈度,更主要的是增(zeng)加粘合力的耐水(shui)性及耐久性。如聚(ju)💔 氨基甲酸酯和環(huán)氧樹脂對許多材(cái)料雖然具有高的(de)粘合✉️力,但粘㊙️合的(de)耐久性及耐水性(xing)不太理想;加入矽(xī)烷偶聯劑後, 這方(fang)面的性能可🔴得到(dao)顯著的改善。
矽烷(wan)偶聯劑的其它方(fang)面應用還包括:
①使(shi)固定化酶附着到(dào)玻璃基材表面,
②油(you)井鑽探中防砂,
③使(shi)磚石表面具有憎(zeng)水性,
④通過防吸濕(shi)作用,使熒光燈塗(tu)層具有較高的表(biao)面電阻;
⑤提高液體(ti)色譜柱中有機相(xiang)對玻璃表面的吸(xī)濕性能。