复合偶联剂改性和KH

复合偶联剂改性和KH-560改性硅微粉的性能对比

【摘要】本文着重介绍了通过复合硅烷偶联剂和KH-560硅烷偶联剂进行表面处理后的硅微粉，在与环氧树脂混合后，通过多种性能的试验、分析、对比，结果表明，复合硅烷偶联剂改性的硅微粉性能优于KH-560单一改性的硅微粉。

【关键词】复合改性KH-560 硅微粉性能

目前，国内生产偶联化活性硅微粉的企业，主要以传统的生产工艺和KH-560单一硅烷偶联剂进行硅微粉表面处理改性，其质量难以控制，活性硅微粉作为环氧树脂配方设计中的功能性填料，其质量好坏将直接影响到环氧树脂固化物的机械性能、物理性能、电气绝缘性能填料加入量，而填料加入量的多少又直接影响到环氧树脂固化物的收缩率、内应力和生产成本。

本公司在以KH-560硅烷偶联剂生产偶联化活性硅微粉的基础上，又研究、开发设计了复合硅烷偶联剂以单分子的形态，进行硅微粉表面处理改性，从而彻底改变了传动比诉活性硅微粉简单包覆生产工艺。复合硅烷偶联剂扆性硅微粉颗粒，除保留了单一KH-560改性硅微粉的一切特性外，在活性度、抗沉降性、低吸水率、久置不易水解、填充量增大等方面，都得到不同程度的提高。复合硅烷偶联剂改性硅微粉能与多种环氧树脂有较好的相容、亲和、浸润性，在进行环氧树脂配方配制工艺过程中，受温度、时间影响较小，能保持硅微粉颗粒在环氧树脂配方体系混合物中分布均匀，无分层现象；同时，既不促进也不阻滞醉体系的反应，仍保持原有的环氧树脂配方体系的生产工艺，从而充分展现了复合改性硅微粉的活性度和应用效果。

一、复合改性粉与KH-560单一改性粉性能评价

用同一颗粒组合的硅微粉，分别用复合硅烷偶联剂及KH-560硅烷偶联剂进行表面处理改性，对改性后的活性硅微粉进行憎水性、沉降率、吸水率、粘度、浸润性、吸油率及机械强度等性能的测试，性能评价如下：

1.憎水性：活性硅微粉憎水时间的长短是检验硅烷偶联剂与硅微粉颗粒包覆牢固及紧密程度的标志，憎水时间长，活性度好，能使硅微粉在环氧树脂混合料中保持颗粒分布均匀不分层；反之，会引起颗粒在环氧树脂混合料中上下分布不均，从而影响制品机械强度。

两种活性硅微粉憎水性的检测方法相同：用1000ml的烧杯装800ml水，取5g粉，60目样筛过筛，憎水性见表1。

表1 两种活性硅微粉憎水性

填料复合改性硅微粉单一改性硅微粉备注

时间＞8h ≥40min

单一改性硅微粉开始有细粒下降至40min沉完

表1中，复合偶联剂改性硅微粉憎水时间是单一偶联剂改性硅微粉的20倍，说明复合偶联剂改性硅微粉包覆力较强，具有较好的活性度。

2.环氧树脂浇注料沉降试验

两种活性硅微粉环氧树脂浇注料使用相同配方：

JHD-128环氧树脂100份（重量比）

异构化甲基四氢苯酐85份

增韧剂10份

N，N-苯基二甲胺（BDMA）0.4份

单、复活性硅微粉分别380份

固化条件：90℃/6h 130℃/12h。

浇铸件尺寸，长14cm，宽2cm，厚1.6cm。图1为用复合偶联剂改性的硅微粉为填料，图2为用单一偶联剂改性的硅微粉为填料的环氧树脂浇铸件。

计算结果：环氧树脂浇注件1：沉降率7.0%；环氧树脂浇注件2：沉降率20.0%，铸件2的沉降率是铸件1的3倍，计算结果与图中两铸件底部颗粒堆积高度较接近。铸件1下部0.5cm左右出现分层，0.5cm向上颜色均匀，为环氧聚合物本色。铸件2下部2.0cm左右出现分层，颗粒堆积的高度是铸件1的4倍，并且靠顶部0.2cm左右的颜色为环氧色，顶部表面不平整，出现缩痕，这种现象，主要是由于该区段颗粒向下沉降过快，颗粒含量极少，引起固化收缩力增大所造成的，在环氧树脂浇注件制品生产企业中，这种现象也常有出现，称为色差或分层。在环氧树脂浇注件制品生产中，混合料随温度的升高而粘度下降，如使用质量欠佳的活性硅微粉，其沉降率高，将会造成颗粒下沉速度快，使制品的上下部位颗粒分布不均匀，而影响制品的机械性能。因此，选用复合偶联剂改性的硅微粉能更好的满足产品的质量要求。

3.吸水率、粘度

（1）吸水率见表2

表2 两种活性硅微粉吸水率

填料复合改性硅微粉单一改性硅微粉备注

含水率/% 0.08 0.11

方法空气中放置15天

吸水率/% 0.11 0.20

测试仪器：多功能红外水分仪型号DHS20-1

表中，复合偶联剂改性硅微粉吸水率低于单一偶联剂改性的硅微粉，分别对空气中放置15天后复合改性硅微粉和单一改性硅微粉做憎水性检测，复合改硅微粉虽憎水时间有所下降，但下降幅度较起航，说明复合改性剂与硅微粉颗粒表面结合性较为牢固，吸水率低，久置不易水解；而单一改性硅微粉憎水性检测，憎水性较差，憎水时间下降幅度较大，相当部分量的活性硅微粉的表面已被水汽解吸，失去活性硅微粉的活性功能。

（2）粘度

环氧树脂浇注件制品生产过程中，对环氧树脂混合料的粘度控制要求比较严格，如材料选择不好、混合料的粘度大、流动性差，抽真空时不易脱泡，浇注或压力注射的混合料，对嵌件的渗透性差，导致环氧树脂制品内部存有大量的气泡，从而直接影响产品的质量。因此，要选择低粘度的环氧树脂、固化剂，活性硅微粉作为环氧树脂制品中的功能性填料，填料的加入同样影响混合料的粘度。由于少万籁硅微粉在制作方面使用的偶联剂品种及生产工艺不同，生产出的活性硅微粉的质量和特点不一。不同硅微粉加入到环氧树脂混合料中的粘度存在差异，下面是两种活性硅微粉在环氧树脂混合料中粘度对比，见表3、表4。

使用材料：JHD-128环氧树脂100份（重量比）

甲基四氢苯酐85份

表3 硅微粉颗粒粒径特征参数

D10 D25 D50 D75 D90 最大颗粒

2.30μm 4.14μm 11.24μm 2

3.36μm 30.30μm 86.1μm

表4 两种活性硅微粉粘度测试（mPa·s）

30℃32℃34℃36℃38℃46℃50℃混合比

复合改性硅微粉（粘度/mPa）7500 6300 5200 4300 3700 1900 1500 1:3.2

9620 8100 7000 6100 5260 2600 2250 1:3.5

13300 11200 9800 8600 7800 4200 3600 1:3.8

单一改性硅微粉（粘度/mPa）7800 6500 5500 4500 3900 2100 1700 1:3.2

10200 8700 7500 6400 5500 3000 2500 1:3.5

14000 11800 10300 9100 8100 4900 4200 1:3.8

测试仪器：旋转粘度仪NDJ-1，四号转子（30r/min），环境温度27℃。

测试方法：由高温向低温读数。

表4测试结果表明，单一偶联剂改性硅微粉的粘度值高于复合偶联剂改性的硅微粉，混合比例为