硅烷偶联剂的使用(完整篇)
kh560硅烷偶联剂使用方法

kh560硅烷偶联剂使用方法KH560硅烷偶联剂是一种常用的表面处理剂,广泛应用于橡胶、塑料、涂料、玻璃纤维等材料的改性加工中。
它能够改善材料的界面相容性,增强材料的耐候性、耐热性和耐化学性能,提高材料的机械强度和耐磨性,同时还能提高材料的表面光泽和附着力。
因此,正确的使用方法对于发挥KH560硅烷偶联剂的最大效果至关重要。
首先,使用KH560硅烷偶联剂前,需要将其充分搅拌均匀,确保其成分均匀分布。
在使用过程中,应根据实际需要确定添加量,一般情况下,KH560硅烷偶联剂的添加量为材料总重量的0.5%~2%。
过量添加会导致材料性能下降,因此需要严格控制添加量。
其次,KH560硅烷偶联剂的使用方法取决于具体的材料和加工工艺。
在橡胶、塑料和涂料等材料中的应用,一般是将KH560硅烷偶联剂与材料进行混合搅拌,使其充分分散在材料中。
在玻璃纤维增强塑料的制备中,通常是将KH560硅烷偶联剂溶解在有机溶剂中,然后与树脂进行共混,最终制备成型。
此外,使用KH560硅烷偶联剂时需要注意其溶解性和稳定性。
通常情况下,KH560硅烷偶联剂可溶于醇、醚、酮和芳烃等有机溶剂中,但不溶于水。
在使用过程中,应选择合适的溶剂,并严格控制溶解温度和时间,以确保其稳定性和活性。
最后,使用完KH560硅烷偶联剂后,应及时清洗设备和工具,避免残留物污染下一次生产。
同时,应将剩余的KH560硅烷偶联剂密封保存,避免受潮和受热,以免影响其使用效果。
综上所述,KH560硅烷偶联剂的使用方法包括充分搅拌均匀、严格控制添加量、根据材料和工艺选择合适的使用方法、注意溶解性和稳定性、及时清洗设备和保存剩余产品。
只有严格按照正确的使用方法,才能发挥KH560硅烷偶联剂的最大效果,提高材料的性能和附着力,实现材料的改性加工目的。
硅烷偶联剂的使用说明

硅烷偶联剂的使用说明一、硅烷偶联剂的特点:1.分子结构中含有硅键、有机键和偶联键,可以同时与无机和有机材料发生化学反应,形成稳定的化学键,提高材料的粘附性能。
2.具有低表面张力、高分子聚集性和固态润湿性,可以改善材料表面的润湿性能,提高涂层和接口的粘附性。
3.具有优异的耐候性、耐高温性、耐化学腐蚀性,能够增强材料的抗老化性能和耐久性。
4.具有良好的流动性和渗透性,能够迅速渗入材料表面并扩散到深层,提高改性效果。
二、硅烷偶联剂的性能:1.可以提高材料的粘附性能,增强材料与衬底或其他材料的结合强度。
2.可以提高材料的耐磨性、耐腐蚀性和耐化学性,延长材料的使用寿命。
3.可以改善涂料和塑料的耐候性,提高涂层和塑料制品的耐UV性能。
4.可以增强纤维材料的柔软性和抗裂性,提高纤维制品的牢度和耐撕裂性。
5.可以优化电子器件的界面特性,提高电子元件的性能和可靠性。
三、硅烷偶联剂的适用范围:1.涂料方面:可用于增强涂料的附着力,改善涂膜的耐候性和耐化学性。
适用于金属涂料、木器涂料、玻璃涂料等各种涂料体系。
2.塑料方面:可用于增强塑料制品的附着力和耐候性,改善塑料制品的表面光洁度和耐划伤性。
适用于聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等常见塑料材料。
3.橡胶方面:可用于提高橡胶制品的耐磨性和耐老化性,改善橡胶制品的硬度和强度。
适用于天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶等各种橡胶材料。
4.纤维方面:可用于提高纤维制品的柔软性和抗裂性,改善纤维制品的牢度和耐洗涤性。
适用于棉纤维、涤纶纤维、尼龙纤维等各种纤维材料。
5.电子器件方面:可用于优化电子元件的界面特性,提高电子元件的性能和可靠性。
适用于半导体材料、玻璃基板等电子器件的制造与改性。
四、硅烷偶联剂的使用注意事项:1.在使用硅烷偶联剂前,请先进行必要的实验和测试,以确定最佳用量和适用范围。
2.在使用硅烷偶联剂时,请使用适当的防护措施,避免接触皮肤和眼睛,并保持良好的通风环境。
3.硅烷偶联剂一般为液体或溶液,应储存在密封的容器中,在避光、低温干燥的环境中保存。
硅烷偶联剂使用方法

硅烷偶联剂kh550使用方法硅烷偶联剂的使用方法主要有表面预处理法和直接加入法,前者是用稀释的偶联剂处理填料表面,后者是在树脂和填料预混时,加入偶联剂原液。
硅烷偶联剂配成溶液,有利于硅烷偶联剂在材料表面的分散,溶剂是水和醇配制成的溶液,溶液一般为硅烷(20%),醇(72%),水(8%),醇一般为乙醇(对乙氧基硅烷)、甲醇(对甲氧基硅烷)及异丙醇(对不易溶于乙醇、甲醇的硅烷);因硅烷水解速度与PH值有关,中性最慢,偏酸、偏碱都较快,因此一般需调节溶液的PH值、除氨基硅烷外,其他硅烷可加入少量醋酸,调节PH值至4-5,氨基硅烷因具碱性,不必调节。
因硅烷水解后,不能久存,最好现配现用,适宜在一小时用完。
下面是一些具体应用,以供用户参考:(1)、预处理填料法:将填料放入固体搅拌机(高速固体搅拌机HENSHEL(亨舍尔)或V型固体搅拌机等),并将上述硅烷溶液直接喷洒在填料上并搅拌,转速越高,分散效果越好。
一般搅拌在10-30分钟(速度越慢,时间越长),填料处理后应在120℃烘干(2小时)。
(2)、硅烷偶联剂水溶液(玻纤表面处理剂):玻纤表面处理剂常含有:成膜剂、抗静电剂、表面活性剂、偶联剂、水。
偶联剂用量一般为玻纤表面处理剂总量的0.3%-2%,将5倍水溶液首先用有机酸或盐将PH调至一定值,在充分搅拌下,加入硅烷直到透明,然后加入其余组份,对于难溶的硅烷,可用异丙醇助溶。
在拉丝过程中将玻纤表面处理剂在玻纤上干燥,除去溶剂及水份即可。
(3)、底面法:将5%-20%的硅烷偶联剂的溶液同上面所述,通过涂、刷、喷,浸渍处理基材表面,取出室温晾干24小时,最好在120℃下烘烤15分钟。
(4)、直接加入法:硅烷亦可直接加入“填料/树脂”的混合物中,在树脂及填料混合时,硅烷可直接喷洒在混料中。
偶联剂的用量一般为填料量的0.1%-2%,(根据填料直径尺寸决定)。
然后将加入硅烷的树脂/填料进行模型(挤出、注塑、涂覆等)。
大致的填料直径和使用硅烷的比例如下:填料尺寸使用硅烷比例60目0.1%,100目0.25%,200目0.5%,300目0.75%,400目1.0%,500目以上1.5%常用硅烷醇/水溶液所需PH值:产品名称处理时的溶剂适宜PH 值KH-550乙醇/水:9.0~10.0偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂,主要用作高分子复合材料的助剂。
燃料电池 硅烷偶联剂

燃料电池硅烷偶联剂燃料电池中的硅烷偶联剂应用硅烷偶联剂在燃料电池的电催化剂层中发挥着至关重要的作用,在电极和膜电解质之间的界面处创造强大的粘结。
这种粘结对于确保高效的质子传输、电子传导和催化活性至关重要。
作用机理硅烷偶联剂含有硅氧烷基(R-Si(OR)3)官能团,可以与金属氧化物电极(例如铂碳)表面上的羟基键合。
同时,偶联剂中的有机基团(R)与聚合物膜电解质(例如Nafion)上的碳氢键相互作用。
通过这种双重作用,偶联剂形成了一座桥梁,连接了电极和膜电解质。
选择偶联剂选择合适的硅烷偶联剂对于优化燃料电池性能至关重要。
关键因素包括:与电极表面的相容性与膜电解质的相容性热稳定性分散性和润湿性电催化剂层制备硅烷偶联剂通常在电催化剂层的制备中使用,该层由载体(例如碳黑)和催化活性物质(例如铂)组成。
制备过程包括以下步骤:1. 将偶联剂溶解在合适的溶剂中。
2. 将溶液与电催化剂混合。
3. 通过机械搅拌分散混合物。
4. 干燥和热处理混合物以完成偶联反应。
性能优化优化燃料电池性能涉及平衡电催化剂层中的硅烷偶联剂含量。
过量的偶联剂会阻碍质子传输和电子传导,而过少的偶联剂则可能导致粘结不良。
理想的偶联剂用量通常通过实验确定。
其他应用除了电催化剂层外,硅烷偶联剂还用于燃料电池的其他组件中,例如双极板和扩散层。
它们可以改善这些组件的润湿性、粘结和耐久性。
结论硅烷偶联剂是燃料电池的关键组件,它们通过在电极和膜电解质之间形成强大的粘结来增强电池的性能。
通过仔细选择和优化偶联剂的使用,制造商可以实现更高的效率、更长的使用寿命和更好的整体燃料电池性能。
硅烷偶联剂的使用方法

硅烷偶联剂的使用方法硅烷偶联剂是一种重要的有机硅化合物,具有良好的耐热性、耐候性、电绝缘性等特点,广泛应用于涂料、塑料、橡胶、纺织品、电子材料等工业领域。
硅烷偶联剂的主要作用是在有机基质与无机基质之间建立稳定的界面结合,以提高复合材料的性能。
1.表面处理:在使用硅烷偶联剂之前,需要对基质表面进行预处理。
一般来说,基质表面应保持干燥、无油污和灰尘,以保证硅烷偶联剂能够充分与基质表面接触。
2.稀释:将硅烷偶联剂与有机溶剂按照一定比例混合并搅拌均匀。
这样可以方便硅烷偶联剂的涂布和扩散,提高接触面积,增加反应效果。
3.涂布:采用刷涂、喷涂、浸渍等方法将稀释后的硅烷偶联剂涂覆在基质表面。
刷涂适用于较小面积和精细加工的部件,而喷涂适用于较大面积和批量生产。
浸渍则适用于对材料要求不高的产品。
4.干燥和烘烤:涂布后,将基质置于空气中自然干燥,或者采用加热烘烤的方式促进硅烷偶联剂与基质的反应。
根据硅烷偶联剂的不同,烘烤温度和时间也有所区别,一般在100摄氏度以上热处理。
5.储存和使用:硅烷偶联剂在储存和使用过程中需要注意防潮、密封和避免高温。
一般应存放在阴凉干燥处,避免与空气中的水分接触。
而按照应用领域的不同,硅烷偶联剂的使用方法还有一些特别的要点:1.对于涂料,硅烷偶联剂可以用作附着力促进剂。
在一般的处理方法后,与涂料配方中的颜料、填料和树脂一起混合使用,提高涂层与底材之间的粘结性能。
2.对于塑料,硅烷偶联剂可以作为改性剂。
一般是将硅烷偶联剂与塑料原料一同加入到挤出机或注塑机中进行加工。
硅烷偶联剂会与塑料颗粒发生反应,在塑料表面形成一层致密的硅氧化物覆盖层,提高塑料的强度、硬度和耐热性能。
3.对于橡胶,硅烷偶联剂可以作为增强剂。
硅烷偶联剂与填充剂如炭黑颗粒反应生成硅氧化物覆盖层,提高填充剂与橡胶的相容性和分散性,从而改善橡胶的拉伸性能、耐磨性和耐候性。
4.对于纺织品,硅烷偶联剂可以作为阻燃剂。
硅烷偶联剂可以通过反应或吸附等方式降低纺织品的可燃性,提高纤维的防火性能,延缓燃烧速度,减少烟雾和有害气体的产生。
硅烷偶联剂的用法简介(三)

硅烷偶联剂的用法简介(三)硅烷偶联剂的使用方法使用硅烷偶联剂有两种基本的途径。
硅烷可以用于无机材料与树脂混合前的无机材料的表面处理,或者硅烷直接加入有机树脂中。
1/无机的材料的表面处理在无机材料被加入有机材料之前,有两种通用方法可以用于无机填充材料表面的处理。
1.1湿法通过用硅烷偶联剂稀释液混合无机材料浆由混合无机的材料浆,可以得到一个高度均一和精桷的无机材料的表面处理。
1.2干法高剪切、高速率的混合器被用于将硅烷偶联剂将无机材料分散进入无机材料。
硅烷通常以纯的或以浓缩液的形式使用。
与湿方法相比,干法最常适用于大规模生产中,在一个相对小的时间内处理大量的填充材料并且产生相对微乎其微的混合垃圾。
,但是这种方法更难得到均一处理。
2/有机材料中的添加与无机材料表面处理方法相比较,向有机材料中加入硅烷在工业中应用更加广泛因为其优秀的加工效率,虽然可能更加困难。
有两种通用的方法。
2.1整体混合法这种方法涉及将硅烷偶联剂与由无机材料和有机材料一起混合的合成物配方进行简单的搅拌。
2.2母料法在这个方法中硅烷偶联剂首先加入少量有机树脂材料形成所谓的母料。
通常以小球的形式或大颗粒的形式,当生产合成材料时,在小团或的表格大小粒,当生产合成的材料时,母料可以和有机材料小球一起很容易地添加。
3/硅烷偶联剂溶液的制备我们知道硅烷偶联剂在使用时,硅烷偶联剂溶液需要进行稀释,这些溶液制备方法如下:硅烷通常用水稀释成约0.1~2%的浓度,如果使用硅烷是不溶于水的,推荐与0.1~2.0%的乙酸水溶液或乙醇水溶液(乙酸、乙醇、水一起)联合使用,乙酸用于控制水解速率,PH值的调整极大影响硅烷醇的稳定性。
(1)将乙酸加入水中制备最终浓度为0.1~2%的水溶液。
如果硅烷溶解性更好,推荐使用更低浓度的乙酸溶液。
对于氨基硅烷,无需添加乙酸。
(2)将硅烷偶联剂滴入乙酸水溶液并混合至最终浓度为0.1~2.0%。
缓慢滴加硅烷,快速搅拌水溶液,这样可以防止生成凝胶。
混凝土中添加硅烷偶联剂的效果及使用方法

混凝土中添加硅烷偶联剂的效果及使用方法一、前言混凝土是现代建筑中最基础也是最重要的材料之一,其性能直接影响到建筑的质量和使用寿命。
在混凝土的生产过程中,添加一定量的硅烷偶联剂可以显著提高混凝土的性能和耐久性,本文将详细介绍添加硅烷偶联剂的效果与使用方法。
二、硅烷偶联剂的作用硅烷偶联剂是一种有机硅化合物,它通过在混凝土中形成化学键的方式,将混凝土内部的水泥石颗粒和骨料颗粒等材料表面与混凝土中的氢氧根离子(OH-)发生反应,形成化学键,从而达到增强混凝土的目的。
硅烷偶联剂具有以下四个作用:1. 促进混凝土的致密化:硅烷偶联剂可以填充混凝土中的微孔,促进混凝土的致密化,降低混凝土的渗透性和吸水率,提高混凝土的耐久性。
2. 提高混凝土的强度和硬度:硅烷偶联剂可以与混凝土中的水泥石颗粒和骨料颗粒形成化学键,增强混凝土的内聚力和剪切强度,提高混凝土的强度和硬度。
3. 提高混凝土的耐久性:硅烷偶联剂可以填充混凝土中的微裂缝,防止水分、氧气、二氧化碳等有害物质的侵入,从而提高混凝土的抗风化和耐久性。
4. 增加混凝土的黏着力:硅烷偶联剂可以使混凝土表面形成一层亲水性的涂层,提高混凝土的黏着力,从而提高混凝土与金属、玻璃等材料的粘结强度。
三、硅烷偶联剂的使用方法硅烷偶联剂可以通过以下几个步骤进行使用:1. 确定添加量:硅烷偶联剂的添加量一般为混凝土总水泥用量的1%~3%,具体添加量可以根据混凝土的强度等级、施工条件和要求等因素进行调整。
2. 混合原材料:将硅烷偶联剂与混凝土的原材料(水泥、骨料、砂等)一起混合均匀,注意硅烷偶联剂的添加应在混合过程的后期进行,以免影响混凝土的均匀性。
3. 搅拌混合:将混合好的原材料进行搅拌混合,注意搅拌的时间和速度应适宜,以免过度搅拌导致混凝土的塑性降低。
4. 浇筑施工:将混合好的混凝土进行浇筑施工,注意在施工过程中应注意混凝土的均匀性和密实性,以免出现空鼓、裂缝等问题。
四、硅烷偶联剂的效果添加硅烷偶联剂可以显著提高混凝土的性能和耐久性,其主要效果包括以下几个方面:1. 提高混凝土的强度和硬度:硅烷偶联剂可以与混凝土中的水泥石颗粒和骨料颗粒形成化学键,增强混凝土的内聚力和剪切强度,提高混凝土的强度和硬度。
硅烷偶联剂

KH-550(对范围广泛的填充剂和基体,象粘土、滑石、硅灰石、硅石、石英或铝、铜和铁在内的金属都有效。
)
水解PH值条件
1 准备醋酸浓度为0.1~2.0%的水溶液若硅烷偶联剂的溶解性良好,则可以降低醋酸浓度。
若是硅烷偶联剂KBM-6123,KBM-573,KBM-575除外),则无需添加醋酸。
2 在充分搅拌醋酸水溶液的同时滴入硅烷偶联剂,硅烷偶联剂的浓度一般为0.1~2.0%,搅拌速度应控制在不使液体溢出状态。
另外,若滴入时间过短则不利于硅烷偶联剂的扩散,极易生成凝胶状物质。
3 滴入工作结束后,继续搅拌30~60分钟待水溶液几乎呈透明状态时,硅烷偶联剂的加水分解工作方告结束。
4 根据需要对硅烷水溶液进行过滤,当出现不容物或悬浮物时,若施以过滤会取得好的效果。
在连续使用硅烷水溶液时,建议采用孔径为0.5um以下的染料溶滤笼做循环过滤处理。
[水溶性]
属于硅烷偶联剂的烷氧基甲硅烷基,一旦溶于水中,则成为硅烷醇基。
这个硅烷醇基是不稳定的,随着时间的推移会产生缩合反应,其结果是与硅氧烷结合而凝胶化。
虽然通常情况下硅烷醇基在水溶液中并不稳定,可一旦进入弱酸性环境,则变的极其稳定。
此外,胺硅烷基于与氨基的相互作用,它在水溶液中是非常稳定的。
为了改善溶液保存的稳定性,可以使用调节溶液的ph值(ph4~5)同时使用乙醇以及在低于常温的环境下储藏等方法。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
硅烷偶联剂的使用(完整篇)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,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,则可形成硅醇阴离子。
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1查得)成反比。
据此,得到硅烷偶联剂用量的计算公式如下:硅烷用量(g)= 某些常见填料的表面(S)值示于表1。
表1常见填料的比表面积(S)填料E-玻璃纤维石英粉高岭土黏土滑石粉硅藻土硅酸钙气相法白炭黑S/㎡.g-1 0.1-0.21-2777 1.0-3.5 2.6150-250此外,使用硅烷偶联剂处理填料时,还需测定填料含水量是否能满足硅烷偶联剂水解反应的需要。
表2列出某些硅烷偶联剂水解反应所需的最低水量。
表2硅烷水解反应所需的最低水量硅烷偶联剂水解1g硅烷需水量/gCIC3H6Si(OMe)3 0.27CH2-CHOCH2OC3H6Si(OMe)3 0.23ViSi(OEt)3 0.28ViSi(OC2H4OMe)3 0.19HSC3H6Si(OMe)3 0.28CH2=CMeCOOC3H6Si(OMe)3 0.22H2NC3H6Si(OEt)3 0.25倘若不掌握填料的比表面积,则可先用1%(质量分数)浓度的硅烷偶联剂溶液处理填料,同时改变浓度进行对比,以确定适用的浓度。
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。
氯硅烷及乙酰氧硅烷水解过程中,将伴随严重的缩合反应,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。
下面介绍几种具体的处理方法。
(一)使用硅烷偶联剂醇-水溶液处理法此法工艺简便,首先由95%的EtOH及5%的H2O配成醇-水溶液,加入AcOH使pH为4.5-5.5。
搅拌下加入硅尝偶联剂使浓度达2%,水解5min后,即生成含Si-OH的水解物。
当用其处理玻璃板时,可在稍许搅动下浸入1-2min,取出并浸入EtOH中漂洗2次,晾干后,移入110℃的烘箱中烘干5-10min,或在室温及相对湿度<60%条件下干燥24h,即可得产物。
如果使用氨烃基硅烷偶联剂,则不必加HOAc。
但醇-水溶液处理法不适用于氯硅烷型偶联剂,后者将在醇水溶液中发生聚合反应。
当使用2%浓度的三官能度硅烷偶联剂溶液处理时,得到的多为3-8分子厚的涂层。
(二)使用硅烷偶联剂水溶液处理工业上处理玻璃纤维大多采用此法。
具体工艺是先将烷氧基硅烷偶联剂溶于水中,将其配成0.5%-2.0%的溶液。
对于溶解性较差的硅烷,可事先在水中加入0.1%非离子型表面活性剂配制成水乳液,再加入AcOH将pH调至5.5。
然后,采用喷雾或浸渍法处理玻璃纤维。
取出后在110-120℃下固化20-30min,即得产品。
由于硅烷偶联剂水溶液的稳定性相差很大,如简单的烷基烷氧基硅烷水溶液仅能稳定数小时,而氨烃硅烷水溶液可稳定几周。
由于长链烷基及芳基硅烷水溶液仅能稳定数小时,而氨烃硅水溶液可稳定几周。
由于长链烷基及世基硅烷的溶解度参数低,故不能使用此法。
配制硅烷水溶液时,无需使用去离子水,但不能使用含所氟离子的水。
(三)使用硅烷偶联剂-有机溶剂配成的溶液处理使有硅烷偶联剂溶液处理基体时,一般多选用喷雾法。
处理前,需掌握硅烷用量及填料的含水量。
将偶联剂先配制成25%的醇溶液,而后将填料置入高速混合器内,在搅拌下泵入呈细雾状的硅烷偶联剂溶液,硅烷偶联剂的用量约为填料质量的0.2%-1.5%,处理20min即可结束,随后用动态干燥法干燥之。
除醇外,还可使用酮、酯及烃类作溶剂,并配制成1%-5%(质量分数)的浓度。
为使硅烷偶联剂进行水解或部分水解,溶剂中还需加入少量水,甚至还可加入少许HOAc作水解催化剂,而后将待处理物料在搅拌下加入溶液中处瑼,再经过滤,及在80-120℃下干燥固化数分钟,即可得产品。
采用喷雾法处理粉末填料,还可使用硅烷偶联剂原液或其水解物溶液。
当处理金属、玻璃及陶瓷时,宜使0.5%-2.0%(质量分数)浓度的硅烷偶联剂醇溶液,并采用浸渍、喷雾及刷涂等方法处理,根据基材的处形及性能,既可随即干燥固化,也可在80-180℃下保持1-5min达到干燥固化。
(四)使用硅烷偶联剂水解物处理即先将硅烷通过控制水解制成水解物而用作表面处理剂。
此法可获得比纯硅烷溶液更佳的处理效果。
它无需进一步水解,即可干燥固化。
3、整体掺混法整体掺混法是在填料加入前,将硅烷偶联剂原液混入树脂或聚合物内。
因而,要求树脂或聚合物不得过早与硅烷偶联剂反应,以免降低其增黏效果。
此外,物料固化前,硅烷偶联剂必须从聚合物迁移到填料表面,随后完成水解缩合反应。
为此,可加入金属羧酸酯作催化剂,以加速水解缩合反应。
此法对于宜使用硅烷偶剂表面处理的填料,或在成型前树脂及填料需经混匀搅拌处理的体系,尤为方便有效,还可克服填料表面处理法的某些缺点。
有人使用各种树脂对比了掺混法及表面处理法的优缺点。
认为:在大多数情况下,掺混法效果亚于表面处理法。
掺混法的作用过程是硅烷偶剂从树脂迁移到纤维或填料表面,并过而与填料表面作用。
因此,硅烷偶联掺入树脂后,须放置一段时间,以完成迁移过程,而后再进行固化,方能获得较佳的效果。
还从理论上推测,硅烷偶联剂分子迁移到填料表面的理,仅相当于填料表面生成单分子层的量,故硅烷偶联剂用量仅需树脂质量的0.5%-1.0%。
还需指出,在复合材料配方中,当使用与填料表面相容性好、且摩尔质量较低的添加剂,则要特别注意投料顺序,即先加入硅烷偶联剂,而后加入添加剂,才能获得较佳的结果。
硅烷偶联剂是重要的、应用日渐广泛的处理剂之一。
它最初作为FPR玻璃纤的处理剂而开发的。
其后,随着新化合物的研制,逐渐在各个领域获得应用。
现在,硅烷偶联剂基本上适用于所有无机材料和有机材料的表面,下面主要介绍硅偶联剂及其在复合材料中应用。
1硅烷偶联剂硅烷偶联剂是以下式所表示的一类有机硅化合物,其特点是分子中具有2种以上不同的反应基团。
通式:Y—R—Si—X3R:烷基或芳基;X:甲氧基、乙氧基、氯基等;Y:有机反应基(乙烯基、环氧基、氨基、巯基等)。
X所表示的水解性基团能与有机材料化学结合,故硅烷偶联剂在无机材料和有机材料的界面起着桥梁作用,因而被广泛用于复合材料的改性。
目前,国内外硅烷偶联剂品种繁多,常用的见表1所列。
2 在复合材料中的作用机理人们对其作用机理已进行了相当多的研究,提出了各种理论,但至今无完整统一的认识。
2.1化学键理论该理论认为,硅烷中X基团能与无机材料表面的羟基起反应形成化学键,Y基团能与树脂起反应形成化学键。