淺談(tan)什麽是矽烷偶(ou)聯劑?
上傳作者(zhě):2025-12-08 04-47-00 更新時間:admin
矽烷(wan)偶聯劑: 矽烷偶(ou)聯劑是由矽氯(lǜ)仿(HSiCl3)和帶有反應(yīng)性基團的不⭐飽(bao)和烯烴在鉑氯(lü)酸催化下加 成(cheng),再經醇解而得(dé)。矽烷偶 聯劑實(shí)質上是一類具(ju)有有機官能團(tuan)的矽烷,在其分(fen)子👨❤️👨中同時具有(yǒu)能和無機質材(cái)料(如玻璃🆚、矽砂(sha)、金屬等)化學結(jié)🏒合 的反應🚩基團(tuan)及與有機質材(cai)料(合成樹脂等(deng)🈚)化學結合的反(fan)應基團。可用通(tong)式Y(CH2)nSiX3表示💜,此處,n=0~3;X- 可(ke)水解的基團;Y一(yi)有機官能⛷️團,能(neng)與樹脂起反應(yīng)。X 通常是氯基、甲(jiǎ)氧基、乙氧基、甲(jiǎ)氧基乙氧基、乙(yi)酰氧基等, 這些(xiē)基團水解時🧑🏾🤝🧑🏼即(jí)生成矽醇(Si(OH)3),而與(yǔ)無機🤩物質結合(hé),形成矽氧烷。Y是(shì)乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲基丙烯(xī)酰🧑🏽🤝🧑🏻氧 基、巯基或(huò)脲基。這些⛷️反應(ying)基可與有機物(wù)質反應而結合(he)。
因此,通過使用(yong)矽烷偶聯劑,可(kě)在無機物質和(hé)有機物✏️質💘的界(jiè)面之間架起"分(fèn)子橋",把兩種性(xing)質懸殊的材料(liào)連接在 一🏃🏻♂️起, 起(qi)提高複合材料(liao)的性能和增加(jia)粘接強度的作(zuò)用。 矽烷偶聯劑(jì)的這一特性最(zui)早應💛用于玻璃(li)纖維增強塑料(liào)(玻璃⛹🏻♀️ 鋼)上, 作玻(bō)璃纖維的表面(mian)處理劑,使玻璃(li)鋼的機械性能(néng)、電學性能和抗(kang)老化性能得到(dào)很大的提高,在(zai)玻璃鋼工業中(zhong) 的重要性早已(yi)得到公認。
目前(qian),矽烷偶聯劑的(de)用途已從玻璃(li)纖維增強塑料(liao)✌️(FRP)擴🈲大到玻璃纖(xiān)維增強熱塑性(xìng)塑料(FRTP)用的玻璃(lí)纖維🌈 表面處理(lǐ)劑、無機填充物(wu)的表面處理劑(ji)以及密封劑、 樹(shù)脂♉混凝土、水交(jiao)聯性聚乙烯、樹(shu)脂封裝材料、殼(ke)🌍型造型、輪 胎、帶(dài)、塗料、膠粘劑、研(yan)磨材料(磨石)及(ji)其它的表面處(chù)理劑。
在矽烷偶(ǒu)聯劑這兩類性(xìng)能互異的基團(tuan)中,以Y基團最重(zhong)⛱️要、它對制品性(xìng)能影響很大,起(qi)決定偶聯劑的(de)㊙️性能作用。 隻有(yǒu)當Y基團能和對(duì)應的樹脂起反(fan)應, 才能使複合(he)材料💘的強度提(tí)高。一般要求Y基(ji)團要與樹脂相(xiàng)容并能起偶聯(lian)反應。 所以,一定(dìng)的樹脂得選擇(ze)含适當Y基團🏃♂️的(de)矽烷偶聯劑。 當(dang)Y爲無反應性的(de)烷基🔴或芳基時(shí),對極性樹脂是(shì)不起🛀🏻作用的, 但(dàn)可用于非極性(xing)樹脂,如矽橡🈲膠(jiao)、聚苯乙烯等的(de)膠接中。當Y含反(fan)應性官能基,要(yao)注意它與所用(yong)樹脂的反應性(xìng)及相容 性。當Y含(hán)氨基時,是屬💔于(yu)催化性的,能在(zài)酚醛、脲醛🔞、三聚(jù)氰胺甲醛的聚(ju)合中作催化劑(jì),也可作爲環氧(yang)和聚氨酯樹 脂(zhī)的固化劑,這時(shi)偶聯劑完全參(can)與反♻️應,形🔆成新(xin)鍵。氨基矽烷類(lei)的偶聯劑是屬(shǔ)于通用型的,幾(ji)乎能與各種樹(shu)脂起偶聯 作用(yòng),但聚酯樹脂例(lì)✨外。x 基團的種類(lei)對偶聯效果沒(mei)有影響。
因此,根(gen)據Y基團中反應(yīng)基的種類,矽烷(wán)偶聯劑也分别(bie)👄稱爲乙烯基矽(xī)烷、氨基矽烷、環(huan)氧基矽烷、巯基(jī)矽烷和甲 基丙(bǐng)烯酰氧基矽烷(wan)等,這幾種有機(jī)官能團矽烷是(shi)最常用的矽烷(wán)偶聯劑。
矽烷偶(ǒu)聯劑的應用大(da)緻可歸納爲三(san)個方面:
(一)用于(yu)玻璃纖維的表(biǎo)面處理,能改善(shàn)玻璃纖維和樹(shu)脂的粘合性能(neng),大大提高玻璃(li)纖維增強複合(hé)材料的強度👄、 電(dian)氣、抗水、抗氣‼️候(hòu)等性能,即使在(zai)濕态時,它對複(fú)合材料🤟機械性(xing)能的提高,效果(guo)也十分顯著。
目(mù)前,在玻璃纖維(wei)中使用矽烷偶(ǒu)聯劑已相當普(pu)遍,用于這一🌈方(fang)面的矽烷偶聯(lian)劑約占其消耗(hào)總量的50%,其中用(yòng) 得較多的品種(zhǒng)是乙烯基矽烷(wán)、氨基矽烷、甲基(jī)丙烯🌈酰氧基矽(xi)烷等。
(二)用于無(wú)機填料填充塑(su)料。可預先對填(tian)料進行表面處(chù)理🍉,也可直接加(jia)入樹脂中。能改(gai)善填料在樹脂(zhi)中的分散 性及(ji)🛀🏻粘合力,改善工(gong)藝性能和提高(gao)填充塑料(包括(kuò)橡膠)的機械、電(dian)學和耐氣候等(děng)性能。
(三)用作密(mi)封劑、粘接劑和(he)塗料的增粘劑(jì),能提高它們的(de)粘接強度、耐水(shuǐ)、耐氣候等性能(néng)。 矽烷偶聯劑往(wǎng)往可 以解決某(mou)些材料長期以(yǐ)來無法粘接的(de)難題。
矽烷偶聯(lián)劑作爲增粘劑(jì)的作用原理在(zài)于它本身有兩(liǎng)🌈種🏃🏻♂️基團;一種基(jī)團可以和被粘(zhan)的骨架材料結(jie)合;而另一💁種基(ji)團 則可以與高(gao)分子材料或粘(zhān)接劑結合,從而(er)在粘接界面形(xíng)成強力較高的(de)化學鍵,大♋大改(gai)善了粘接強度(du)。矽烷偶聯劑的(de)應 用一般有三(san)種方法:一是作(zuo)爲骨架材料的(de)表面處理劑;二(èr)是加🤩入到粘接(jie)劑中,三是直接(jiē)加入到高分子(zi)材料中。從充分(fèn) 發揮其效能和(hé)降低成本的角(jiǎo)♉度出發,前兩種(zhong)方法較好。
矽烷(wan)偶聯劑在膠粘(zhān)劑工業的具體(tǐ)應用有如下幾(jǐ)個方面:
①在結構(gòu)膠粘劑中金屬(shu)與非金屬的膠(jiāo)接,若使用矽烷(wan)類增粘劑,就能(neng)與金屬氧化物(wù)縮合,或跟另一(yi)個🌈矽烷👨❤️👨醇縮 合(hé),從而使矽原子(zǐ)與被膠物表面(miàn)緊緊接觸。如在(zai)丁腈酚醛結構(gòu)膠中加☎️入矽烷(wan)🛀🏻作增粘劑,可以(yǐ)顯著提高膠接(jie)強度。
②在膠接玻(bo)璃纖維方面國(guó)内外已普遍采(cǎi)用矽烷作處理(li)😍劑🧡。它能與界面(mian)發生化學反應(ying),從而提高膠接(jie)強度。例如, 氯丁(dīng)✨膠膠接若不用(yong)矽烷作處理劑(jì)時,膠接剝離強(qiang)度爲1.07公斤/厘♻️米(mi)2,若用❓氨基矽烷(wán)作處理劑,則膠(jiao)接的📐剝離強度(du) 爲8.7公斤/厘米2。
③在(zài)橡膠與其他材(cái)料的膠接方面(miàn),矽烷增粘劑具(jù)有🔴特殊的🐕功用(yòng)👅。它明顯地提高(gao)各種橡膠與其(qí)它材料的膠接(jie)強度。 例🤞如,玻璃(li)與聚氨酯橡膠(jiao)膠接時,若不用(yòng)矽烷作處理劑(ji),膠的剝離強度(du)爲0.224公斤/厘米2,若(ruo)加矽烷時,剝離(li)強 度則💃爲7.26公斤(jīn)/厘米2。
④本來無法(fa)用一般粘接劑(jì)解決的粘接問(wèn)題有時可用矽(xī)🈚烷偶聯劑解決(jué)。如鋁和聚乙烯(xi)、矽橡膠與金屬(shu)、矽橡膠與 有機(jī)玻璃,都可🏃🏻根據(ju)化學鍵理論,選(xuan)擇相應的矽烷(wan)偶聯劑,得到滿(mǎn)意的🌈解決。例如(rú),用乙烯基三過(guò)氧化叔丁基矽(xi)烷 (Y一4310)可使🐅聚乙(yi)烯與鋁箔相粘(zhan)🧡合;用丁二烯🍓基(jī)三乙氧基矽烷(wán)可使矽橡膠與(yǔ)金屬的扯離強(qiang)度達到21.6~22.4公 斤/厘(li)米2。
一般的粘接(jie)劑或樹脂配合(hé)使用偶聯劑後(hòu)不僅能🏃♂️提☎️高粘(zhān)合強度,更主要(yào)的是增加粘合(he)力的耐水性及(ji)耐久性。如聚 氨(ān)基甲酸酯和環(huán)氧樹脂對許多(duō)材料雖然具有(yǒu)高的粘合力,但(dan)粘合的耐久性(xing)及耐水性不太(tài)理想;加入矽烷(wan)偶聯劑後, 這方(fāng)面的性能可🐕得(de)到顯著的改善(shan)。
矽烷偶聯劑的(de)其它方面應用(yòng)還包括:
①使固定(ding)化酶附着到玻(bō)璃基材表面,
②油(yóu)井鑽探中防砂(shā),
③使磚石表面具(ju)有憎水性,
④通過(guò)防吸濕作用,使(shǐ)熒光燈塗層具(ju)有較高的表面(miàn)❌電阻;
⑤提高液體(ti)色譜柱中有機(ji)相對玻璃表面(miàn)的吸濕性☀️能🏃🏻♂️。