矽烷(wán)偶聯劑: 矽烷偶(ǒu)聯劑是由矽氯(lǜ)仿(HSiCl3)和帶有反應(ying)性基團的不飽(bao)和烯烴在鉑氯(lǜ)酸催化下加 成(cheng),再經醇解而得(de)。矽烷❤️偶 聯劑實(shi)質上是一類具(ju)有有機官能團(tuan)的矽烷,在其分(fèn)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(kě)水解的基團;Y一(yi)有機官能團,能(neng)與樹脂起反應(ying)。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(xie)基團水解時即(ji)生成矽醇(Si(OH)3),而與(yu)無機物質結合(he),形成矽氧烷。Y是(shì)乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲基丙烯(xi)酰氧 基、巯✌️基或(huò)脲基。這些反應(yīng)基可與有機物(wu)質💚反應而結合(hé)。
因此,通過使用(yòng)矽烷偶聯劑,可(ke)在無機物質和(hé)有機物質的界(jie)面😄之間架起"分(fen)子橋",把兩種性(xing)質懸殊的材料(liao)連接🌈在 一起, 起(qi)提高✉️複合材料(liào)的性能和增加(jiā)粘接強度的作(zuo)用。 矽烷🛀偶聯劑(jì)🔴的這一特性最(zui)早應🌍用于玻璃(lí)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(neng)、電學性能和抗(kàng)老化性能得到(dào)很大的提高,在(zài)♈玻璃鋼工業中(zhong) 的重要性早已(yi)得到公認。
目前(qián),矽烷偶聯劑的(de)用途已從玻璃(lí)纖維增強塑料(liào)(FRP)擴大🥵到玻璃🌈纖(xian)維增強熱塑性(xing)塑料(FRTP)用的玻璃(li)纖維 表面處理(lǐ)劑、無機填充物(wu)的表面處理劑(jì)以及密封劑、 樹(shù)脂混凝土、水交(jiāo)聯☀️性聚乙✍️烯、樹(shù)脂封裝材料、殼(ké)型造型、輪 胎、帶(dai)、塗料、膠粘劑、研(yán)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(tuán)中,以Y基團最🚩重(zhong)要、它對制品性(xìng)能影響很大,起(qǐ)決定偶聯劑的(de)性能作用🐪。 隻有(you)當Y基團能♻️和對(dui)應的樹脂起反(fan)應, 才能使複合(hé)材料🤞的強度提(ti)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(ding)的樹脂得選擇(zé)含适當Y基團的(de)矽烷偶聯👌劑。 當(dāng)Y爲無反應性的(de)烷基或芳基時(shi),對👣極性樹脂是(shi)不起作用的, 但(dàn)可用于非極性(xing)樹脂💁,如矽橡膠(jiāo)、聚苯乙烯等的(de)膠接中。當Y含反(fǎn)應性官能基,要(yào)注意它與所用(yong)樹脂的反應性(xìng)及相容 性。當Y含(han)氨基時,是屬于(yú)催化性的,能在(zai)酚醛😄、脲醛、三聚(jù)氰胺甲醛的聚(jù)合中作催化劑(ji),也可🔴作爲環氧(yǎng)和聚氨酯樹 脂(zhi)的固化劑,這時(shí)偶聯劑完全參(can)與反✏️應,形💘成新(xīn)鍵。氨基矽烷類(lei)🔞的偶聯劑是屬(shu)于通用型的,幾(ji)乎能🔱與各種樹(shù)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(ying)基的種類,矽烷(wán)偶聯劑也分别(bie)稱爲乙烯基矽(xi)烷、氨基矽烷、環(huán)氧基矽烷、巯基(jī)矽烷和甲 基🏃♂️丙(bǐng)烯酰氧❤️基矽🔞烷(wán)等,這幾種有機(jī)官能團矽烷是(shi)❄️最常用的矽烷(wan)偶聯劑。
矽烷偶(ou)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(biao)面處理,能改善(shàn)玻璃纖維和樹(shù)脂💚的粘合🔴性能(neng),大大提高玻璃(lí)纖維增強複合(he)材💜料的強度、 電(diàn)氣、抗水🤞、抗氣候(hòu)等性能,即使在(zai)濕态時,它對複(fu)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(pǔ)遍🌈,用于這一方(fāng)面的矽烷偶聯(lian)劑約占其消耗(hào)總量的🔅50%,其中用(yong) 得較多的品種(zhong)是乙烯基矽烷(wán)、氨基矽烷、甲基(jī)丙烯✨酰氧基矽(xī)烷等🥰。
(二)用于無(wú)機填料填充塑(sù)料。可預先對填(tián)料進行表面處(chù)🐪理,也可直接加(jiā)入樹脂中。能改(gai)善填料在樹脂(zhī)中的分散 性及(jí)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(diàn)學和耐氣候⁉️等(deng)性能。
(三)用作密(mi)封劑、粘接劑和(he)塗料的增粘劑(ji),能提高它們的(de)粘接🥰強度、耐水(shuǐ)、耐氣候等性能(neng)。 矽烷偶聯劑往(wang)☁️往可❗ 以解決某(mǒu)些材📞料長期以(yǐ)來無法粘接的(de)難題。
矽烷偶聯(lian)劑作爲增粘劑(ji)的作用原理在(zai)于它本身有兩(liang)種基💃🏻團🔞;一種基(ji)團可以和被粘(zhan)的骨架材料結(jie)合;而🐪另一種基(jī)😄團 則可以與高(gāo)分子材料或粘(zhan)接劑結合,從而(ér)在粘接界面🚩形(xing)成強力較高的(de)化學鍵,大大改(gǎi)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(zuò)爲骨架材料的(de)表面處理劑;二(er)是加入到粘接(jiē)劑中,三是直接(jiē)加入到高分子(zǐ)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(zhan)劑工業的具體(ti)應用有如下幾(ji)個方面:
①在結構(gou)膠粘劑中金屬(shǔ)與非金屬的膠(jiao)接,若使用矽烷(wan)類增粘劑,就能(néng)與金屬氧化物(wu)縮合,或跟另一(yi)個♊矽烷醇縮 合(he),從而使矽原👨❤️👨子(zi)與被膠物表面(mian)緊緊接觸。如在(zai)丁腈酚醛結構(gou)⁉️膠中加🔞入矽烷(wan)作增粘劑,可以(yi)顯著提✂️高膠接(jiē)強🙇♀️度。
②在膠接玻(bo)璃纖維方面國(guó)内外已普遍采(cai)用矽烷作處理(lǐ)📞劑。它能🌈與界面(miàn)發生化學反應(yīng),從而提高膠接(jiē)強度。例如⭕, 氯丁(dīng)膠膠接若不用(yong)矽烷作處理劑(ji)時,膠接剝離📱強(qiang)度爲1.07公斤/厘🎯米(mǐ)2,若用氨基矽⛹🏻♀️烷(wan)作處理劑,則膠(jiāo)接的剝離強度(dù) 爲8.7公斤/厘米2。
③在(zai)橡膠與其他材(cái)料的膠接方面(mian),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(jiē)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(jì),膠的剝離強度(dù)爲0.224公斤/厘米2,若(ruo)加矽烷時,剝離(lí)強 度則爲7.26公斤(jīn)/厘🚶米2。
④本來無法(fǎ)用一般粘接劑(ji)解決的粘接問(wèn)題有時可用矽(xi)🈲烷😄偶🌈聯劑解決(jué)。如鋁和聚乙烯(xi)、矽橡膠與金屬(shǔ)、矽橡膠與 有機(ji)玻璃,都可根據(jù)化學鍵理論,選(xuǎn)擇相應的矽烷(wán)偶聯🍉劑,得到滿(man)意的解決。例如(ru),用乙烯基💁三過(guò)氧化叔丁基矽(xi)烷 (Y一4310)可使聚乙(yǐ)烯與🏃♂️鋁箔相粘(zhān)合;用丁二烯基(jī)三乙氧基矽烷(wán)可使矽橡膠與(yu)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(jiē)劑或樹脂配合(he)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(hé)力的耐水性及(ji)耐久性。如聚 氨(an)基甲酸酯和環(huán)氧樹脂對許多(duo)材料雖然具有(you)高的粘合力,但(dan)粘合的耐久性(xìng)及耐水性不太(tai)理想;加入矽烷(wan)偶聯劑後, 這方(fang)面的性能可🍓得(dé)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(you)井鑽探中防砂(sha),
③使磚石表面具(ju)有憎水性,
④通過(guo)防吸濕作用,使(shi)熒光燈塗層具(ju)有較高的表面(mian)⭐電阻;
⑤提高液體(tǐ)色譜柱中有機(jī)相對玻璃表面(miàn)的吸濕性能。