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硅烷偶联剂的作用机理

硅烷偶联剂的作用机理

  • 分类:偶联剂百科
  • 作者:坚毅化工
  • 来源:
  • 发布时间:2020-10-27 17:21
  • 访问量:

【概要描述】硅烷偶联剂在提高复合材料性能方面的显著交果早已得到确认,并有很有理论来解释其作用机理。最为成功的是由Arkles提出化学键理论,即硅烷偶联剂的硅烷氧基或水解后的硅羟基和无机物表面羟基综合,而另一羰的有机基团则和有机高分子化合物生成共价键。因此,通过硅烷偶联剂可使两种性能差异很大的材料界面偶联起来,从而提高复合材料的性能和增加黏结强度,并获得性能优异的复合材料。

硅烷偶联剂的作用机理

【概要描述】硅烷偶联剂在提高复合材料性能方面的显著交果早已得到确认,并有很有理论来解释其作用机理。最为成功的是由Arkles提出化学键理论,即硅烷偶联剂的硅烷氧基或水解后的硅羟基和无机物表面羟基综合,而另一羰的有机基团则和有机高分子化合物生成共价键。因此,通过硅烷偶联剂可使两种性能差异很大的材料界面偶联起来,从而提高复合材料的性能和增加黏结强度,并获得性能优异的复合材料。

  • 分类:偶联剂百科
  • 作者:坚毅化工
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        硅烷偶联剂在提高复合材料性能方面的显著交果早已得到确认,并有很有理论来解释其作用机理。最为成功的是由Arkles提出化学键理论,即硅烷偶联剂的硅烷氧基或水解后的硅羟基和无机物表面羟基综合,而另一羰的有机基团则和有机高分子化合物生成共价键。因此,通过硅烷偶联剂可使两种性能差异很大的材料界面偶联起来,从而提高复合材料的性能和增加黏结强度,并获得性能优异的复合材料。

 

        在大多数应用中,硅烷偶联要先水解成硅醇基的化合物,然后和基材表面作用。这个反应分4步。首先,烷氧基发生水解,生成的硅醇基然后脱水宿合,生成低聚硅氧烷。而低聚物中的硅醇基通过氢键作用吸附到基材表面,并在加热固化过程中与基材表面的羟基缩合,从而形成共价键连接。需要指出的是,在水解发生后,其它反应可以同时进行。一般认为,硅烷偶联剂水解生成的3个硅羟基中有1个与基材表面键合;剩下2个或与其它硅烷的羟基缩合,或呈游离状态。从理论上来说,硅烷偶联剂应该形成单分子层,而且单分子层也足够赋予基材应有的表面性能。便实际上由于硅烷偶联剂分子之间的缩合,它们一般在表面形成比单分子层厚的三维网络结构,便这并不影响改性效果。硅烷偶联剂的烷氧基官能团度越低,就越能形成单分子层。但和表面形成的化学键的强度和水解稳定性则越低。

 

        硅烷偶联剂也可以在气相无水条件下处理表面,不过这一般需要较长时间(4-12H)和较高温度(50-120℃)。在所有烷氧基硅烷偶联剂中只有含有甲氧基的才能在没有催化剂存在的条件下使用。而最适合于气相沉积法的是环状含氮硅烷。

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