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偶联剂的研究动向、应用领域与用途

偶联剂的研究动向、应用领域与用途

  • 分类:偶联剂百科
  • 作者:坚毅化工
  • 来源:
  • 发布时间:2020-10-29 09:44
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【概要描述】合成带有活性硅烷基的高分子也是硅烷偶联剂的发展方向之一,这种广州钛酸酯偶联剂对胶粘剂中的树脂具有更好的相容性,可在被粘物表面形成一个均一面,因而具有更好的粘接效果。硅烷偶联剂新开发的一项重要应用是用于生产水交联聚乙烯,这项工艺是美国道康宁公司开发的,目前已商业化。近年来,国内在用有机硅乳液处理毛纺织物的试验中,发现用硅烷偶联剂与有机硅乳液并用,可以提高毛纺织物的服用性能。

偶联剂的研究动向、应用领域与用途

【概要描述】合成带有活性硅烷基的高分子也是硅烷偶联剂的发展方向之一,这种广州钛酸酯偶联剂对胶粘剂中的树脂具有更好的相容性,可在被粘物表面形成一个均一面,因而具有更好的粘接效果。硅烷偶联剂新开发的一项重要应用是用于生产水交联聚乙烯,这项工艺是美国道康宁公司开发的,目前已商业化。近年来,国内在用有机硅乳液处理毛纺织物的试验中,发现用硅烷偶联剂与有机硅乳液并用,可以提高毛纺织物的服用性能。

  • 分类:偶联剂百科
  • 作者:坚毅化工
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  • 发布时间:2020-10-29 09:44
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        合成带有活性硅烷基的高分子也是硅烷偶联剂的发展方向之一,这种广州钛酸酯偶联剂对胶粘剂中的树脂具有更好的相容性,可在被粘物表面形成一个均一面,因而具有更好的粘接效果。硅烷偶联剂新开发的一项重要应用是用于生产水交联聚乙烯,这项工艺是美国道康宁公司开发的,目前已商业化。近年来,国内在用有机硅乳液处理毛纺织物的试验中,发现用硅烷偶联剂与有机硅乳液并用,可以提高毛纺织物的服用性能。

 

        目前常用的硅烷偶联剂为三烷氧基型,但三烷氧基型偶联剂有可能降低基体树脂的稳定性,因而近年来二烷氧基型偶联剂的研究和应用得到重视。

偶联剂的研究动向、应用领域与用途

        过氧基硅烷也是近年来开始研究的一种偶联剂,它的特点是在热的作用下,偶联剂分解生成自由基,可以与烯类聚合物发生交联,从而促进烯类聚合物的粘接。

 

偶联剂的应用领域与用途:

 

        玻纤、玻璃钢:提高复合材料湿态物理机械强度、湿态电气性能,并改善玻纤的集束性、保护性和加工工艺。


        胶粘剂和涂料:提高湿态下的粘合力、耐候性,改善颜料分散性,提高耐磨性和树脂的交联。


        铸造:提高树脂砂的强度。以实现高度、低发气。


        橡胶:提高制品机械强度、耐磨性、湿态电气性能和流变性。


        密封胶:提高湿态的粘合力,提高填料的分散性,制品耐磨性。


        纺织:令纺织品柔软丰满、提高其防水性、以及对染料的粘合力。


        印刷油墨:提高粘合力的浸润性。


        填料表面处理:在树脂中提高填料和树脂的相容性、浸润性、分散性。


        交联聚乙烯:用于交联聚乙烯电缆及热水管增强强度。耐用性及使用寿命。

 

主要用途:

        增强塑料中,能提高树脂和增强材料界面结合力的化学物质。


        在树脂基体与增强材料的界面上,广州钛酸酯偶联剂促进或建立较强结合的物质。


注:偶联剂可施于增强材料上或加入树脂中,或两者给合。

 

硅烷偶联剂使用说明:

 

一、选用硅烷偶联剂的一般原则

 

        已知,硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X,而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-Y。因此,对于不同基材或处理对象,选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选,并应在既有经验或规律的基础上进行。例如,在一般情况下,不饱和聚酯多选用含CH2=CMeCOO、Vi及CH2-CHOCH2O-的硅烷偶联剂;环氧树脂多选用含CH2-CHCH2O及H2N-硅烷偶联剂;酚醛树脂多选用含H2N-及H2NCONH-硅烷偶联剂;聚烯烃多选用乙烯基硅烷;使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接可度受到一系列因素的影响,诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而,光靠试验预选有时还不够精确,还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本,硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用;对于难黏材料,还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。

 

        硅烷偶联剂用作增黏剂时,主要是通过与聚合物生成化学键、氢键;润湿及表面能效应;改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕3种体系:即(1)无机材料对有机材料;(2)无机材料对无机材料;(3)有机材料对有机材料。对于第一种黏接,通常要求将无机材料黏接到聚合物上,故需优先考虑硅烷偶联剂中Y与聚合物所含官能团的反应活性;后两种属于同类型材料间的黏接,故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。

 

二、使用方法

 

        如同前述,硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料。后者经硅烷偶联剂处理,即可将其亲水性表面转变成亲有机表面,既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化,还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性,通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合。但是,硅烷偶联剂的使用效果,还与硅烷偶联剂的种类及用量、基材的特征、树脂或聚合物的性质以及应用的场合、方法及条件等有关。本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法,即表面处理法及整体掺混法。前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面;后法是将硅烷偶联剂原液或溶液,直接加入由聚合物及填料配成的混合物中,因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系。

 

1、硅烷偶联剂用量计算

 

        被处理物(基体)单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖,需先测定基体的Si-OH含量。已知,广州钛酸酯偶联剂多数硅质基体的Si-OH含是来4-12个/μ㎡,因而均匀分布时,1mol硅烷偶联剂可覆盖约7500m2的基体。具有多个可水解基团的硅烷偶联剂,由于自身缩合反应,多少要影响计算的准确性。若使用Y3SiX处理基体,则可得到与计算值一致的单分子层覆盖。但因Y3SiX价昂,且覆盖耐水解性差,故无实用价值。此外,基体表面的Si-OH数,也随加热条件而变化。例如,常态下Si-OH数为5.3个/μ㎡硅质基体,经在400℃或800℃下加热处理后,则Si-OH值可相应降为2.6个/μ㎡或<1个/μ㎡。反之,使用湿热盐酸处理基体,则可得到高Si-OH含量;使用碱性洗涤剂处理基体表面,则可形成硅醇阴。

 

        硅烷偶联剂的可润湿面积(WS),是指1g硅烷偶联剂的溶液所能覆盖基体的面积(㎡/g)。若将其与含硅基体的表面积值(㎡/g)关连,即可计算出单分子层覆盖所需的硅烷偶联剂用量。以处理填料为例,填料表面形成单分子层覆盖所需的硅烷偶联剂W(g)与填料的表面积S(㎡/g)及其质量成正比,而与硅烷的可润湿面积WS(㎡/g,可由表4-29查得)成反比。据此,得到硅烷偶联剂用量的计算公式如下:

 

2、表面处理法

 

        此法系通过硅烷偶联剂将无机物与聚合物两界面连结在一起,以获得最佳的润湿值与分散性。表面处理法需将硅烷偶联剂酸成稀溶液,以利与被处理表面进行充分接触。所用溶剂多为水、醇或水醇混合物,并以不含氟离子的水及价廉无毒的乙醇、异丙醇为宜。除氨烃基硅烷外,由其他硅烷配制的溶液均需加入醋酸作水解催化剂,并将pH值调至3.5-5.5。长链烷基及苯基硅烷由于稳定性较差,不宜配成水溶液使用。氯硅烷及乙酰氧基硅烷水解过程中,将伴随严重的缩合反应,广州钛酸酯偶联剂也不适于制成水溶液或水醇溶液使用。对于水溶性较差的硅烷偶联剂,可先加入0.1%-0.2%(质量分数)的非离子型表面活性剂,而后再加水加工成水乳液使用。为了提高产品的水解稳定性的经济效益,硅烷偶联剂中还可掺入一定比例的非碳官能硅烷。处理难黏材料时,可使用混合硅烷偶联剂或配合使用碳官能硅氧烷。

 

        配好处理液后,可通过浸渍、喷雾或刷涂等方法处理。一般说,块状材料、粒状物料及玻璃纤维等多用浸渍法处理;粉末物料多采用喷雾法处理;基体表面需要整体涂层的,则采用刷涂法处理。

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