❶ 偶聯劑的化學成分
偶聯劑
(1)鉻絡合物偶聯劑 鉻絡合物偶聯劑開發於50年代初期,由不飽和有機酸與三價鉻離子形成的金屬鉻絡合物,合成及應用技術均較成熟,而且成本低,但品種比較單一。
(2)硅烷偶聯劑 硅烷偶聯劑的通式為RSiX3,式中R代表氨基、巰基、乙烯基、環氧基、氰基及甲基丙烯醯氧基等基團,這些基團和不同的基體樹脂均具有較強的反應能力,X代表能夠水解的烷氧基(如甲氧基、乙氧基等)。
(3)鈦酸酯偶聯劑 依據它們獨特的分子結構,鈦酸酯偶聯劑包括四種基本類型:①單烷氧基型 這類偶聯劑適用於多種樹脂基復合材料體系,尤其適合於不含游離水、只含化學鍵合水或物理水的填充體系;②單烷氧基焦磷酸酯型 該類偶聯劑適用於樹脂基多種復合材料體系,特別適合於含濕量高的填料體系;③螯合型 該類偶聯劑適用於樹脂基多種復合材料體系,由於它們具有非常好的水解穩定性,這類偶聯劑特別適用於含水聚合物體系;④配位體型 該類偶聯劑用在多種樹脂基或橡膠基復合材料體系中都有良好的偶聯效果,它克服了一般鈦酸酯偶聯劑用在樹脂基復合材料體系的缺點。
(4)其它偶聯劑 鋯類偶聯劑是含鋁酸鋯的低分子量的無機聚合物。它不僅可以促進不同物質之間的粘合,而且可以改善復合材料體系的性能,特別是流變性能。該類偶聯劑既適用於多種熱固性樹脂,也適用於多種熱塑性樹脂。此外還有鎂類偶聯劑和錫類偶聯劑。
❷ 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。
❸ 硅烷偶聯劑KH151的化學式
通常所說的151是指乙烯基三乙氧基硅烷,CAS為:78-08-0,與之類似的產品是171乙烯基三甲氧基硅烷。他們的功效相似都是有乙烯基三氯硅烷(150)制的。
❹ 什麼是硅烷偶聯劑
硅烷偶聯劑是由美國聯合碳化物公司開發的一種化學劑,主要用於玻璃纖維增強塑料。硅烷偶聯劑的分子結構式一般為Y-R-Si(OR)3(式中Y一有機官能基,SiOR一硅烷氧基)。硅烷氧基對無機物具有反應性,有機官能基對有機物具有反應性或相容性。因此,當硅烷偶聯劑介於無機和有機界面之間,可形成有機基體-硅烷偶聯劑-無機基體的結合層。 典型的硅烷偶聯劑有A151(乙烯基三乙氧基硅烷)、A171(乙烯基三甲氧基硅烷).A172(乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)等。
可預先對填料進行表面處理,也可直接加入樹脂中。能改善填料在樹脂中的分散性及粘合力,改善無機填料與樹脂之間的相容性,改善工藝性能和提高填充塑料(包括橡膠)的機械、電學和耐氣候等性能。
❺ 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。
❻ 硅烷偶聯劑KH-550的硅烷偶聯劑KH-550
硅烷偶聯劑kh-550中文化學名稱為:3-氨基丙基三乙氧基硅烷,氨基官能團硅烷,呈鹼性。外觀為無色或微黃色透明液體,活化度高,通用性強,可溶於有機溶劑,但丙酮、四氯化碳不適宜作稀釋劑。可溶於水,在水中水解。
閃點104℃
分子量221.4含量≥97%。
化學結構式 :NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3
CAS:919-30-2
❼ 偶聯劑Kh570怎麼使用
需加入醋酸作水解催化劑,並將 pH 值調至 3.5~5.5。長鏈烷基及苯基硅烷由於穩定性較差,不宜配成水溶液使用。
偶聯劑KH-570主要用於不飽和聚酯復合材料中,可以提高復合材料機械性能、電氣性能、透光性能,特別是能大幅度提高復合材料的濕態性能。 用(含該偶聯劑的)浸潤處理玻纖,可提高玻纖增強復合材料濕態的機械強度和電氣性能。
電線電纜行業,用該偶聯劑處理陶土填充過氧化物交聯的EPDM體系,改善了消耗因子及比電感容抗。 與醋酸乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸單體共聚,這些聚合物廣泛用於塗料、膠粘劑和密封劑中,提供優異的粘合力和耐久性。
(7)樹脂硅烷偶聯劑的分子式擴展閱讀:
使用方法
表面預處理法:將硅烷偶聯劑配成 0.5~1%濃度的稀溶液,使用時只需在清潔的被粘表面塗上薄薄的一層,乾燥後即可上膠。所用溶劑多為水、醇、或水醇混合物,並以不含氟離子的水及價廉無毒的乙醇、異丙醇為宜。除氨烴基硅烷外,由其它硅烷偶聯劑配製的溶液均需加入醋酸作水解催化劑,並將 pH 值調至 3.5~5.5。長鏈烷基及苯基硅烷由於穩定性較差,不宜配成水溶液使用。
氯硅烷及乙氧基硅烷水解過程中伴隨有嚴重的縮合反應,也不宜配成水溶液或水醇溶液使用,而多配成醇溶液使用。水溶性較差的硅烷偶聯劑,可先加入 0.1~0.2%(質量分數)的非離子型表面活性劑,然後再加水加工成水乳液使用。
❽ 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。
❾ 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。