矽烷偶聯(lian)劑: 矽烷偶聯(lian)劑是由矽氯(lü)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(de)。矽烷偶 聯劑(ji)實質上是一(yī)類具有有機(ji)官能團的矽(xī)烷,在其分子(zi)✂️中同時具有(you)能和無機質(zhì)材料(如玻璃(li)❤️、矽砂、金屬等(deng))化學結合 的(de)反應基團及(jí)與有機質材(cái)料(合成樹脂(zhī)等)化學結合(he)的反應基團(tuán)。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(tuan),能與樹脂起(qǐ)反應。X 通常是(shì)氯基、甲氧基(ji)、乙氧基、甲氧(yǎng)基🔅乙氧基、乙(yǐ)酰氧基等, 這(zhè)些基團水解(jiě)時即生成矽(xi)醇(Si(OH)3),而與無機(ji)♍物質結合,形(xing)成矽氧烷。Y是(shi)乙烯基、氨基(jī)、環氧基、甲基(ji)丙烯酰氧 基(jī)、巯基或脲基(ji)。這些💔反應基(ji)可🔆與有機物(wu)質反應而結(jie)合。
因此,通過(guo)使用矽烷偶(ou)聯劑,可在無(wú)機物質和有(you)機物質❄️的界(jie)面之間架起(qǐ)"分子橋",把兩(liǎng)種性質懸殊(shū)的材料連接(jie)在 一起, 起提(tí)高複合材料(liào)的性能和增(zeng)加粘接強度(dù)的作用。 矽烷(wan)偶聯劑的這(zhè)一特性最早(zǎo)應用于玻璃(lí)🏃纖維增強塑(sù)料(玻璃 鋼)上(shàng), 作玻璃纖維(wei)的🈚表面處理(li)劑,使玻璃鋼(gāng)的機械性能(néng)、電學性能和(hé)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(wéi)增強塑料(FRP)擴(kuò)🏃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(wú)🌏機填充物的(de)表面處理劑(jì)以及密封劑(ji)、 樹脂混凝土(tu)、水交聯🏃🏻♂️性聚(ju)乙烯、樹脂封(fēng)裝材料、殼型(xíng)造型、輪 胎、帶(dai)、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(lián)劑這兩類性(xìng)能互異的基(ji)團中,以Y基團(tuan)最重要👄、它對(dui)制品性能影(ying)響很大,起決(jué)定偶聯劑的(de)性能🔴作用。 隻(zhī)有當Y基團能(neng)和對應的樹(shù)脂起反應, 才(cai)💁能使複💃🏻合材(cai)料的強度提(ti)高。一般要求(qiú)Y基團要與樹(shù)📐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(lian)劑。 當Y爲無反(fǎn)📐應性的烷基(jī)🙇♀️或芳基時,對(dui)極性樹脂是(shi)不起作用的(de), 但可用于非(fei)極性樹脂,如(rú)矽橡膠、聚苯(ben)乙烯等的☁️膠(jiao)接中。當Y含反(fǎn)應性官能基(ji),要注意它與(yǔ)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(néng)在酚醛、脲醛(quán)🏃♂️、三聚氰胺甲(jia)醛的聚合中(zhōng)作催化劑,也(yě)可🛀作爲環氧(yǎng)❤️和聚氨酯樹(shù) 脂的固化劑(ji),這💜時偶聯劑(ji)完全參與反(fǎn)應,形成新鍵(jiàn)。氨基矽烷類(lèi)❗的偶聯劑是(shi)屬于通用型(xing)的,幾乎能與(yu)各種樹脂起(qǐ)偶聯 作📞用,但(dàn)🍓聚酯樹脂例(lì)✂️外。x 基團的種(zhong)類對偶💃聯效(xiao)果沒有影響(xiang)。
因此,根據Y基(jī)團中反應基(ji)的種類,矽烷(wán)偶聯劑也分(fèn)别稱爲❄️乙烯(xī)基矽烷、氨基(ji)矽烷、環氧基(ji)矽烷、巯基矽(xi)🈲烷和🚩甲 基丙(bǐng)烯酰氧基矽(xi)烷等,這幾種(zhǒng)有機官能團(tuán)矽烷是最常(chang)用的矽烷偶(ou)聯劑。
矽烷偶(ǒu)聯劑的應用(yòng)大緻可歸納(na)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(he)樹脂的粘合(he)性能,大大提(tí)高玻璃纖維(wéi)增強複合材(cai)料的強度、 電(dian)氣⭐、抗水🔆、抗氣(qì)候等性能,即(ji)使在濕态時(shí),它對複合材(cai)料機械性能(néng)的提高,效果(guo)也十分顯著(zhe)🐅。
目前,在玻璃(li)纖維中使用(yòng)矽烷偶聯劑(jì)已相當普遍(bian),用于這一方(fāng)面的矽烷偶(ou)聯劑約占其(qi)消耗總量的(de)❗50%,其中用 得較(jiao)多🏃的品❗種是(shi)🌈乙烯基矽烷(wan)、氨基矽烷、甲(jia)🌍基丙烯酰氧(yǎng)基矽烷等。
(二(èr))用于無機填(tian)料填充塑料(liao)。可預先對填(tián)料進行表面(mian)處理,也可直(zhi)接加入樹脂(zhī)中。能改善填(tian)料在樹脂中(zhong)的分散 性及(jí)粘合力,改善(shàn)工藝性能和(he)提高填充🧑🏾🤝🧑🏼塑(sù)料(包括橡膠(jiāo))的機械、電學(xué)和耐氣候等(děng)性能。
(三)用作(zuo)密封劑、粘接(jiē)劑和塗料的(de)增粘劑,能提(ti)高它們的粘(zhan)接強度、耐水(shui)、耐氣候等性(xìng)能。 矽烷偶聯(lian)劑往往可 以(yǐ)解📞決某些材(cái)料長期以來(lái)無法粘接的(de)難題㊙️。
矽烷偶(ou)聯劑作爲增(zeng)粘劑的作用(yòng)原理在于它(ta)本身有🈲兩種(zhǒng)基團;一種基(ji)團可以和被(bèi)粘的骨架材(cai)料結合;而另(lìng)一種基團 則(zé)🈲可以與高分(fèn)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(shan)了粘接強度(dù)。矽烷偶聯👅劑(jì)的應 用一般(bān)有三種方法(fa):一是☁️作爲骨(gǔ)架材料的表(biǎo)面處理劑;二(er)是加💰入到粘(zhan)接劑中,三是(shi)直接加入到(dao)高分子材料(liào)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(lián)劑在膠粘劑(jì)工業的具體(ti)應用有如下(xià)幾個方面🥵:
①在(zài)結構膠粘劑(jì)中金屬與非(fei)金屬的膠接(jie),若使用矽烷(wan)類增粘劑,就(jiù)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(biǎo)面緊緊接觸(chù)。如在丁腈酚(fen)醛結構膠中(zhōng)加🌂入矽烷作(zuo)增粘劑,可🌏以(yǐ)顯著提高膠(jiao)接強度。
②在膠(jiāo)接玻璃纖維(wéi)方面國内外(wai)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(ti)高膠接強度(du)。例如, 氯丁膠(jiao)膠接若不用(yòng)矽烷作處理(lǐ)劑時,膠接剝(bao)離強度爲1.07公(gong)斤/厘米2,若用(yong)氨基矽💋烷作(zuo)處理劑,則膠(jiāo)接的剝離強(qiang)度 爲8.7公斤/厘(li)米2。
③在橡膠與(yu)其他材料的(de)膠接方面,矽(xi)烷增粘劑具(jù)有特殊的功(gōng)用。它明顯地(di)提高各種橡(xiang)膠與其它材(cái)料的膠接強(qiáng)度。 例🐕如,玻璃(li)與💃🏻聚氨酯橡(xiang)膠膠接時,若(ruo)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(ruò)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(jie)決的粘接問(wèn)題有時可用(yòng)矽📞烷偶聯劑(ji)解決。如鋁和(hé)聚乙烯、矽橡(xiang)膠與金屬、矽(xi)橡膠與 有機(ji)🔴玻璃,都可根(gēn)據化學鍵理(lǐ)論,選擇相應(yīng)的矽烷偶聯(lián)劑,得到滿意(yì)的解決。例♈如(rú),用乙烯基三(sān)過氧化叔丁(dīng)基矽🐆烷 (Y一4310)可(kě)使聚乙烯與(yǔ)鋁箔相粘🈲合(he);用丁二烯基(jī)三乙氧基⁉️矽(xi)烷可使矽橡(xiàng)膠與金屬的(de)扯離強度達(da)到21.6~22.4公 斤/厘米(mǐ)2。
一般的粘接(jiē)劑或樹脂配(pèi)合使用偶聯(lián)劑後不僅能(néng)提高粘❌合🌈強(qiáng)度,更主要的(de)是增加粘合(hé)力的耐水性(xìng)及耐久性。如(ru)聚 氨基✍️甲酸(suan)酯和環氧樹(shù)脂對許多材(cai)料雖然🆚具有(yǒu)高的粘合力(li),但粘‼️合的耐(nài)久性及耐水(shui)性不太理想(xiǎng);加入矽烷偶(ou)聯劑後, 這方(fang)面的性能可(kě)得到顯著的(de)🈚改善。
矽烷偶(ou)聯劑的其它(tā)方面應用還(hái)包括:
①使固定(dìng)化酶附着到(dao)玻璃基材表(biǎo)面,
②油井鑽探(tàn)中防砂,
③使磚(zhuān)石表面具有(you)憎水性,
④通過(guò)防吸濕作用(yòng),使熒光燈塗(tú)層具有較高(gāo)的表面電阻(zu);
⑤提高液體色(se)譜柱中有機(jī)相對玻璃表(biao)面的吸濕性(xing)能。