❶ 什麼是硅烷偶聯劑在復合材料中,有何作用
硅烷偶聯劑在復合材料中的使用方法,大致可分為以下3種樹脂內添加法、整體摻合法及無機材料表面預處理法。
樹脂內添加法
將硅烷偶聯劑直接或用有機溶劑稀釋後與樹脂混合。這種內添加法的作用機理是硅烷偶聯劑從樹脂中遷移到玻璃纖維或其他無機填料的表面,並與其作用。因為樹脂中遷移到無機材料表面的硅烷偶聯劑量,只相當於填料表面形成單分子層的量,所以硅烷偶聯劑的量為樹脂量的百分之一以及足夠,優勢百分之0.2也能得到很好的效果。對於不適用硅烷偶聯劑預處理的無機增強材料,或在成形過程中樹脂需要攪拌時,這種方法是比較簡便和有效的。需要注意的是,由於硅烷偶聯劑的加入而引起的樹脂增稠、凝膠化現象,有時硅烷偶聯劑也是一些樹脂的交聯劑,故應側重選擇。
整體摻合法
樹脂與無機填料混合時,添加硅烷偶聯劑,用量為百分之0.2到百分之2.在復合材料的生產中,還要配合其它助劑,要注意混合順序。硅烷偶聯劑在這些助劑添加前先與樹脂和填料混合,可以獲得更好的效果。為使硅烷偶聯劑達到在樹脂與填料界面間均勻分散,有時需將配製的基料作一定時間放置處理後使用。
無機材料表面預處理法
無機填料或增強材料用硅烷偶聯劑預處理是復合材料生產中普遍採用的方法。在具體做法上,大致可分為濕法處理與干法處理兩種。
1.濕法處理
用水或水-醇溶液稀釋的硅烷偶聯劑,能顯著地改進處理效果,處理液中硅烷偶聯劑濃度一般為百分之0.1到百分之0.5.處理玻璃纖維時,將經脫脂處理的玻璃纖維泡在處理液中,取出後風干,再110度到120度乾燥處理5-10分鍾。處理粉體無機填料時。先將填料用水分散成懸浮液狀態,再加入硅烷偶聯劑水溶液,攪拌後靜置,分出水相後乾燥處理。
2.干法處理
這是硅膠製品廠普遍採用的一種能在短時間內大量處理無機填料的一種方法,將硅烷偶聯劑原液或稀釋液加到用V形攪拌器強制攪拌的無機填料中,混合至均勻分散。為使填料表面得到均勻處理,硅烷偶聯劑的添加,應在填料攪拌下分批少量加入。處理前,應核對填料所含水分,應有足夠是硅烷偶聯劑充分水解的量。
❷ 偶聯劑的作用機理
了解鈦酸酯結構和性能的關系,可以幫助你正確選用各類品種。
四價元素是最好的分子建築者,例如四價鈦碳---構成了生命的基礎。同樣鈦化學表明,四價鈦可以使化學家們合成出各種分子類型的鈦酸酯作為偶聯劑,它們除了能為不同的填充劑和聚合物體系提供良好的偶聯作用外,還顯示其它各種功能。
鈦酸酯偶聯劑的分子可以劃分為六個功能區,它們在偶聯機制中分別發揮各自的作用。 六個功能區如表1所示:功能區① (RO)m -起無機物與鈦偶聯。
鈦酸酯偶聯劑通過它的烷氧基直接和填料或顏料表面所吸附的微量羧基或羥基進行化學作用而偶聯。
由於功能區①基團的差異開發了不同類型偶聯劑,每種類型對填料表面的含水量有選擇性,各類型特點:
1、單烷氧基型;
單烷氧基鈦酸酯在無機粉末和基體樹脂的界面上產生化學結合,它所具有的極其獨特的性能是在無機粉末的表面形成單分子膜,而在界面上不存在多分子膜。
因為依然具有鈦酸酯的化學結構,所以在過剩的偶聯劑存在下,使表面能變化,粘度大幅度降低,在基體樹脂相由於偶聯劑的三官能基和酯基轉移反應,可使鈦酸酯分子偶聯,這就便於鈦酸酯分子的變型和填充聚合物體系的選用。
該類偶聯劑(除焦磷酸型外)特別適合於不含游離水,只含化學鍵合水或物理鍵合水的乾燥填充劑體系,如碳酸鈣、水合氧化鋁等。
2、單烷氧基焦磷酸酯型:
該類鈦酸酯適合於含濕量較高的填充劑體系,如陶土、滑石粉等,在這些體系中,除單烷氧基與填充劑表面的羥基反應形成偶聯外,焦磷酸酯基還可以分解形成磷酸酯基,結合一部份水。
3、配位型:
可以避免四價鈦酸酯在某些體系中的副反應。如在聚酯中的酯交換反應,在環氧樹脂中與羥基的反應,在聚氨酯中與聚醇或異氰酸酯的反應等。該類偶聯劑在許多填充劑體系中都適用,有良好的偶聯效果,其偶聯機理和單烷氧基型類似。
4、螫合型:
該類偶聯劑適用於高濕填充劑和含水聚合物體系,如濕法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸鋁、水處理玻璃纖維、燈黑等,在高濕體系中,一般的單烷氧基型鈦酸酯由於水解穩定性較差,偶聯效果不高,而該型具有極好的水解穩定性,在此狀態下,顯示良好的偶聯效果。
功能區② -(--O……)--具有酯基轉移和交聯功能。
該區可與帶羧基的聚合物發生酯交換反應,或與環氧樹脂中的羧基進行酯化反應,使填充劑、鈦酸酯和聚合物三者交聯。
酯交換反應性受以下幾個因素支配:
1、鈦酸酯分子與無機物偶聯部份的化學結構;
2、功能區③上的OX基團的化學結構;
3、有機聚合物的化學結構;
4、其它助劑如酯類增塑劑的化學性質。
鈦酸酯在聚烯烴之類的熱塑性聚合物中不發生酯交換反應,但在聚酯,環氧樹脂中或者在加有酯類增塑劑的軟質聚氯乙烯塑料中,酯交換反應卻有很大影響。酯交換反應的活性太高會造成不良後果,例如象KR-9S那樣的鈦酸酯,當加入到聚合物中後,能迅速發生酯交換反應,初期粘度急劇升高,使填充量大大下降,而象KR-12那樣的鈦酸酯、酯交換反應的活性低,沒有初期粘度效應,但酯交換反應可隨著時間逐漸進行,這樣不但初期的分散性良好,而且填充量可大為增加。
在塗料中可利用鈦酸酯偶聯劑的酯交換機制來交聯固化飽和聚酯和醇酸樹脂,從而可得到一種不泛黃的材料(因為不含不飽和結構),由於酯交換作用可以表現觸變性,因此有較高酯交換活力的KR-9S具有觸變性效果,TTS也有一定程度的酯交換能力。
功能區③ OX--連接鈦中心的基團。
這一部位的OX基團隨基結構不同,對鈦酸酯的性能有不同影響,例如羧基可增加與半極性材料的相溶性,磺酸基具有觸變性,碸基可增加酯交換活性,磷酸酯基可提高阻燃性,聚氯乙烯的軟化性;焦磷酸酯基可吸收水份,改進硬質聚氯乙烯的沖擊強度,亞磷酸酯基可提高抗氧性,降低聚酯或環氧樹酯中的粘度等。
功能區④ R---熱塑性聚合物的長鏈糾纏基團,鈦酸酯分子中的有機骨架。
由於存在大量長鏈的碳原子數提高了和高分子體系的相溶性,引起無機物界面上表面能的變化,具有柔韌性及應力轉移的功能,產生自潤滑作用,導致粘度大幅度下降,改善加工工藝,增加製品的延伸率和撕裂強度,提高沖擊性能,如果R為芳香基,可提高鈦酸酯與芳烴聚物的相溶性。
功能區⑤ Y---熱固性聚合物的反應基團。
當它們連接在鈦的有機骨架上,就能使偶聯劑和有機材料進行化學反應而連接起來,例如雙鍵能和不飽和材料進行交聯固化,氨基能和環氧樹脂交聯等。
功能區⑥ )n 它代表鈦酸酯的官能度,n可以為1-3,因而能根據需要調節,使它對有機物產生多種不同的效果,在這一點上靈活性要比象硅烷那樣的三烷氧基單官能偶聯劑大。
從上述六個功能區的作用,可以看出鈦酸酯偶聯劑具有很大的靈活性和多功能性,它本身既是偶聯劑,也可以是分散劑、濕潤劑、粘合劑、交聯劑、催化劑等、還可以兼有防銹、抗氧化、阻燃等多功能,因此應用范圍很廣,勝過其它偶聯劑。
❸ 硅烷偶聯劑
硅烷偶聯劑是由硅氯仿(HSiCl3)和帶有反應性基團的不飽和烯烴在鉑氯酸催化下加成,再經醇解而得。硅烷偶聯劑實質上是一類具有有機官能團的硅烷,在其分子中同時具有能和無機質材料(如玻璃、硅砂、金屬等)化學結合的反應基團及與有機質材料(合成樹脂等)化學結合的反應基團。可用通式Y(CH2)nSiX3表示,此處,n=0~3;X—可水解的基團;Y—有機官能團,能與樹脂起反應。X通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙醯氧基等,這些基團水解時即生成硅醇(Si(0H)3),而與無機物質結合,形成硅氧烷,Y是乙烯基、氨基、環氧基、甲基丙烯醯氧基、巰基或脲基。這些反應基可與有機物質反應而結合。因此,通過使用硅烷偶聯劑,可在無機物質和有機物質的界面之間架起「分子橋」,把兩種性質懸殊的材料連接在一起。目前,硅烷偶聯劑的用途已從玻璃纖維增強塑料(PRP)擴大到玻璃纖維增強熱塑性塑料(FRTP)用的玻璃纖維表面處理劑、無機填充物的表面處理劑以及密封劑、樹脂混凝土、水交聯性聚乙烯、樹脂封裝材料、殼型造型、輪胎、帶、塗料、膠粘劑、研磨材料(磨石)及其它的表面處理劑。
硅烷偶聯劑這兩類性能互異的基團中,以Y基團最重要、它對製品性能影響很大,起決定偶聯劑的性能作用。只有當Y基團能和對應的樹脂起反應,才能使復合材料的強度提高。一般要求Y基團要與樹脂兼容並能起偶聯反應。所以,一定的樹脂得選擇含適當Y基團的硅烷偶聯劑。當Y為無反應性的烷基或芳基時,對極性樹脂是不起作用的,但可用於非極性樹脂,如硅橡膠、聚苯乙烯等的膠接中。當Y含反應性官能基,要注意它與所用樹脂的反應性及兼容性。當Y含氨基時,是屬於催化性的,能在酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛的聚合中作催化劑,也可作為環氧和聚氨酯樹脂的固化劑,這時偶聯劑完全參與反應,形成新鍵。氨基硅烷類的偶聯劑是屬於通用型的,幾乎能與各種樹脂起偶聯作用,但聚酯樹脂例外。X基團的種類對偶聯效果沒有影響。因此,根據Y基團中反應基的種類,硅烷偶聯劑也分別稱為乙烯基硅烷、氨基硅烷、環氧基硅烷、巰基硅烷和甲基丙烯醯氧基硅烷等,這幾種有機官能團硅烷是最常用的硅烷偶聯劑。
硅烷偶聯劑的作用
膠粘劑——提高濕態下的粘合力,耐環境老化性能,填料和樹脂的偶聯作用,樹脂的交聯作用。
塗料——提高濕態下的粘合力,耐腐蝕,耐環境老化性能,顏料的分散性,耐磨性能和樹脂的交聯作用。
橡膠和彈性體——填料和樹脂的偶聯,改善復合材料的濕態機械強度,韌性,耐磨性能,滾動阻力和濕態下的電氣性能和流變性能。
玻璃纖維——玻璃纖維和樹脂的偶聯,提高復合材料的濕態機械強度,濕態電氣性能,並改善玻纖的集束性、保護性和加工性能。
填料的表面處理——提高填料/樹脂的偶聯作用和填料在熱固性和熱塑性樹脂中的分散性
聚合物的改性——溫水交聯提高耐環境老化性能。
印刷油墨——提高粘合力和潤濕性。
密封劑——提高濕態下的粘合力,填料的分散性,耐環境老化性能和流變性能。
紡織品——令紡織品富有柔軟手感和具有防水性,提高染料的粘合力。
鑄造——砂/樹脂的偶聯作用,提高鑄造型芯的機械強度。
硅烷偶聯劑的應用
硅烷偶聯劑的應用一般有三種方法:一是作為骨架材料的表面處理劑;二是加入到粘接劑中;三是直接加入到高分子材料中。從充分發揮其效能和降低成本的角度出發,前兩種方法較好。
硅烷偶聯劑在膠粘劑工業的具體應用有如下幾個方面:
1.在結構膠粘劑中金屬與非金屬的膠接,若使用硅烷類增粘劑,就能與金屬氧化物縮合,或跟另一個硅烷醇縮合,從而使硅原子與被膠物表面緊緊接觸。如在丁腈酚醛結構膠中加入硅烷作增粘劑,可以顯著提高膠接強度。
2.在膠接玻璃纖維方面國內外已普遍採用硅烷作處理劑。它能與界面發生化學反應,從而提高膠接強度。例如,氯丁膠膠接若不用硅烷作處理劑時,膠接剝離強度為1.07公斤/厘米2,若用氨基硅烷作處理劑,則膠接的剝離強度為8.7公斤/厘米2。
3.橡膠與其它材料的膠接方面,硅烷增粘劑具有特殊的功用。它明顯地提高各種橡膠與其它材料的膠接強度。例如:玻璃與聚氨脂橡膠膠接時,若不用硅烷作處理劑,膠的剝離強度為0.224公斤/厘米2,若加硅烷時,剝離強度為7.26公斤/厘米2。
4.本來無法用一般粘接劑解決的粘接問題有時可用硅烷偶聯劑解決。如鋁和聚乙烯、硅橡膠與金屬、硅橡膠與有機玻璃,都可根據化學鍵理論,選擇相應的硅烷偶聯劑,得到滿意的解決。例如,用乙烯基三過氧化叔丁基硅烷(Y-4310)可使聚乙烯與鋁箔相粘合;用丁二烯基三乙氧基硅烷可使硅橡膠與金屬的扯離強度達到21.6--22.4公斤/厘米。
一般的粘接劑或樹脂配合使用偶聯劑後不僅能提高粘合強度,更主要的是增加粘合力的耐水性及耐久性。如聚氨基甲酸酯和環氧樹脂對許多材料雖然具有高的粘合力,但粘合的耐久性及耐水性不太理想;加入硅烷偶聯劑後,這方面的性能可得到顯著的改善。
硅烷偶聯劑的其它方面應用
1.使固定化酶附著到玻璃基材表面;
2.油井鑽探中防砂;
3.使磚石表面具有憎水性;
4.通過防吸濕作用,使熒光燈塗層具有較高的表面電阻;
5.提高液體色譜柱中有機相對玻璃表面的吸濕性能。
硅烷偶聯劑已新開發的重要應用於溫水交聯聚乙烯、乳液合成和水性塗料、瀝青混凝土、毛紡織物處理等等。
❹ 硅烷偶聯劑的通式
如圖,
此處,n=0~3;X-可水解的基團;Y一有機官能團,能與樹脂起反應。X 通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙醯氧基等,這些基團水解時即生成硅醇(Si(OH)3),而與無機物質結合,形成硅氧烷。Y是乙烯基、氨基、環氧基、甲基丙烯醯氧基、巰基或脲基。這些反應基可與有機物質反應而結合。因此,通過使用硅烷偶聯劑,可在無機物質和有機物質的界面之間架起「分子橋」,把兩種性質懸殊的材料連接在一起提高復合材料的性能和增加粘接強度的作用。硅烷偶聯劑的這一特性最早應用於玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)上,作玻璃纖維的表面處理劑,使玻璃鋼的機械性能、電學性能和抗老化性能得到很大的提高,在玻璃鋼工業中的重要性早已得到公認。
硅烷偶聯劑的用途已從玻璃纖維增強塑料(FRP)擴大到玻璃纖維增強熱塑性塑料(FRTP)用的玻璃纖維表面處理劑、無機填充物的表面處理劑以及密封劑、 樹脂混凝土、水交聯性聚乙烯、樹脂封裝材料、殼型造型、輪胎、帶、塗料、膠粘劑、研磨材料(磨石)及其它的表面處理劑。在硅烷偶聯劑這兩類性能互異的基團中,以Y基團最重要、它對製品性能影響很大,起決定偶聯劑的性能作用。只有當Y基團能和對應的樹脂起反應,才能使復合材料的強度提高。一般要求Y基團要與樹脂相容並能起偶聯反應。
❺ 氟硅烷偶聯劑能與樹脂進行接枝反應嗎
氟硅烷偶聯劑能與樹脂進行接枝反應
屬於塑料製品。鹼性酚醛樹脂自硬砂是人工合成版的有機樹脂材料權加入添加劑製成的復合工藝型製品。 鹼性酚醛樹脂自硬砂是由樹脂+結合劑組成,合成樹脂是人工合成的高分子聚合物或其預聚體,是塑料的主要成分; 合成樹脂是人工合成的高分子聚合物或其硅烷偶聯劑PSI-500的聚硅氧烷上帶有烷氧基和烷基官能團,可提升低煙無鹵線材的極限氧指數值,並有助於氫氧化鋁/氫氧化鎂等無機填料分散至樹脂、塑料及橡膠等有機聚合物中。其還可將親水性無機粉體、填料或基質轉化為疏水性。烷氧基官能團的反應類似於其於硅烷偶聯劑反應,可與無機填料或表面形成較為穩固的結合。烷基的功能就是充當於有機聚合物基體的相容劑及疏水劑,從而降低吸水性。同時該添加劑粘度很低,易於使用。
❻ 氨基樹脂和羥基丙烯酸樹脂怎麼成膜
1.氨基烘烤漆,主要用熱固性丙烯酸樹脂,或醇酸樹脂加氨基樹脂,高溫烘烤專成膜(一般120度至屬150度左右烘烤半小時)。
2.PU雙組分漆,用羥基丙烯酸樹脂、醇酸樹脂或者環氧樹脂配成A組分,B組分是固化劑,使用時A、B組分按一定比例混合後進行塗裝。
(單組份,無交聯劑。高溫單組份烤漆,一般是用氨基樹脂來當交聯劑。PU雙組份(漆),用固化劑當交聯劑)
❼ 羥基與nco配比公式
羥基與nco配比公式:NCO%=(羥值/33)x樹脂固含x樹脂添加量x配比(主漆/固化劑)x交聯密度x2.47。
主要是NCO/OH的比例,羥基交聯密度跟羥基樹脂和固化劑的官能度有關,可用氣相色譜法測定聚氨酯塗料中的游離甲苯二異氰酸酯。
甲苯二異氰酸酯(TDI)有兩種異構體:2,4-甲苯二異氰酸酯和2,6-甲苯二異氰酸酯,甲苯二異氰酸酯是水白色或淡黃色液體,具有強烈的刺激性氣味,在人體中具有積聚性和潛伏性。
羥基硅油
與氨烷基硅烷(如偶聯劑KH-550或偶聯劑KH-602)進行反應,可以合成氨基硅油。反應產物為分子量增長的,氨烷基在聚硅氧烷鏈的側鏈上接枝的氨基硅油。反應的原料配比根據所制備的氨基硅油的氨值而定,例如使用KH-602時,氨值為0.3的產品使用96.67%的羥基硅油和3.33%的KH-602。
以上內容參考:網路-羥基硅油
❽ 什麼是硅烷偶聯劑,硅烷偶聯劑有哪
硅烷偶聯劑是其中一種常用的偶聯劑。除此以外,還有鈦酸酯類偶聯劑,WOT-108表面處理劑等。
實際生產中,偶聯劑處理是針對填充劑等無機粉體的。在PVC體系中,偶聯劑的用處大,填充材料在偶聯劑的作用下,能與PVC表現出良好的整體性。有效提高製品的沖擊強度等性能。
❾ 救助硅烷偶聯劑的烷氧基能跟二氧化鈦表面羥基反應嗎
反應的啊,偶聯劑在酸性條件下水解,然後和-OH反應形成硅氧鍵
❿ 氨基羥基偶聯劑有哪些
這是由它的結構所決定的,如硅烷偶聯劑中烷氧基可以同羥基反應,另外一端的有機基團(如氨基、環氧基、雙鍵等)可以同有機物反應;鈦酸酯或鋁酸酯可以發生,