硅烷偶联剂水解工艺研究【文献综述】
【doc】KH550的水解工艺及其对Si02表面改性的研究
KH550的水解工艺及其对Si02表面改性的研究第39卷第2期2012正北京化工大学(自然科学版) JournalofBeijingUniversityofChemicalTechnology(NaturalScience)V oI.39.No.22O12KH550的水解工艺及其对SiO2表面改性的研究高正楠江小波郭锴(北京化工大学教育部超重力工程研究中心,北京100029)摘要:用电导率在线测量法和红外光谱法研究了硅烷偶联剂3一氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的水解工艺.采用共沸蒸馏和溶剂置换方式置换出湿凝胶中物理吸附水,并用KH550水解液对SiO 湿凝胶进行了改性.通过红外光谱(FT—IR),邻苯二甲酸二丁酯(DBP)吸油值,粒度分析仪和接触角测定仪等方式对改性效果进行了表征.结果表明,采用KH550对SiO湿凝胶进行改性后,产品的接触角显着提高,吸油值增大70%以上,孑L容为未改性样品的2倍,有机相中的分散性显着提高.同时,对比共沸蒸馏和溶剂置换两种方式,共沸蒸馏得到疏水性更好的超细SiO,,改性后样品的接触角可以达到140.以上.共沸蒸馏过程中,当改性剂KH550用量为超细SiO绝干粉重的17.5%(质量分数)时,改性效果最好.关键词:KH550;超细SiO,;共沸蒸馏;溶剂置换中图分类号:TQ127.2引言超细SiO:作为一种重要的无机化工产品,可应用于橡胶,吸附剂,涂料,化妆品,药物,医学诊断,功能材料等许多领域.但是由于SiO,表面羟基的存在,使其表现亲水性,在有机介质中难以润湿和分散,与有机基体之间结合力差,使复合材料性能降低,限制了产品的实际应用.因此需要对其进行改性,减弱SiO表面的极性,提高粉体与有机分子的相容性和结合力.目前大多数文献报道的有关液相沉淀法制备SiO的改性,都是对已制备粉体的改性.而SiO:湿凝胶在干燥过程中,伴随水分的脱除,凝胶网络结构出现坍塌,很容易造成硬团聚.由此制备的改性产品,分散性较差,在一定程度上影响改性效果..,同时由于对粉体进行了重复处理,也会造成资源的浪费.克服凝胶表面结构坍塌可以采用表面张力较小的溶剂代替湿凝胶网络孔道中的水,避免团聚现象¨.3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)是一种较好的无机粒子表面改性剂,可用于SiO表面修饰.经KH550改性后的颗粒均取得了较好的效收稿日期:2011一l1—21第一作者:女,1988年生,硕士生通讯联系人E—mail:**************果,粉体与有机分子的相容性提高.本文采用电导率在线测量方法研究了硅烷偶联剂KH550的水解工艺,同时采用溶剂置换和共沸蒸馏置换凝胶孔道中的水分,并使用KH550水解液对产品进行湿法改性.通过对比改性前后样品性能, 分析KH550对SiO的改性效果.1实验部分1.1主要仪器及药品恒温水浴锅,上海树立仪器仪表公司;DZG-403型真空干燥箱,天津天宇技术实业公司;FW一100型高速粉碎机,天津泰斯特仪器有限公司;MP521型pH/电导率仪,上海三信仪表厂.SiO湿凝胶,自制,含水量92%～93%(质量分数),pH7～8;KH550,电导率0.05IxS/cm,国药集团化学试剂有限公司;无水乙醇,电导率2.0itS/ cm,北京化工厂;去离子水,电导率0.4I~S/cm;正己烷,正丁醇,分析纯,北京化工厂.1.2KH550水解实验按照KH550与去离子水体积比为1:1,加入乙醇溶液,配制不同体积分数的KH550水解液,磁力搅拌进行混合,室温条件下进行水解,通过电导率仪在线测量KH550水解过程,讨论水解液,水解浓度对水解状况的影响.1.3超细Sio:改性称取适量硫酸沉淀法制备的SiO:湿凝胶,直接北京化工大学(自然科学版)进行干燥,得到未改性产品.取适量SiO,湿凝胶,采用乙醇置换3次,然后使用正己烷置换,置换后的凝胶加入KH550水解液进行改性,得到的产品洗涤干燥后得到溶剂置换产品;另称取一定量的湿凝胶, 加入正丁醇,搅拌加热蒸馏,脱除滤饼中大部分水,持续加热至体系温度升至正丁醇沸点,此时产品已变成粉末,然后加入KH550水解液进行改性,洗涤, 抽滤,干燥得到共沸改性产品.1.4分析表征用美国Nicolet60一SXB型FT—IR光谱仪进行红外分析;用美国康塔公司QuadrasorbSI型全自动比表面和孔隙度分析仪测定比表面积和孔分布;用英国Malven公司ZETASIZER-3000HS型粒度分析仪, 测定改性前后样品在有机相(乙醇)中的粒度分布;邻苯二甲酸二丁酯(DBP)测定吸油值;德国Kruss公司K100C型全自动表面界面张力仪测定水滴在SiO,粉体压片上的接触角.采用滴定法测定SiO表面羟基数.称取样品2.0g于400mL烧杯中,加入250mL20%的NaC1 溶液,搅拌均匀后,用0.1mol/L的HC1标准液调节试液pH为4,这一步耗用的酸碱量不计.然后用0.1mol/L的NaOH标准液以每S2～3滴速度对上述试液进行滴定,到试液的pH=9,保持5min不变后即为终点.计算每nmSiO:表面积上的羟基个数n n:(×了V)胁1010(1)I—了J(1)式(1)中:S为样品的比表面积,m/g;V为0.1mol/L NaOH滴定体积,mL.2结果与讨论2.1KH550水解条件的确定采用电导率(y)测定法对硅烷偶联剂水解程度进行检测.由于硅烷偶联剂和去离子水的电导率较低,而水解产物硅醇和醇的电导率相对较高.因此,在KH550水解过程中,伴随硅醇的产生,电导率将逐渐增大,一定时间后水解反应达到平衡时,相应的电导率会稳定在某一值.图1是KH550水解和醇解过程中电导率随时间的变化规律.实验发现KH550在无水乙醇溶液中很快形成均匀透明的溶液.观察电导率随时间变化规律,反应初期电导率有些许升高,随后电导率变化非常小,这表明反应初期KH550与无水乙醇中的水分发生了反应,水分消耗完,电导率基本保持不变.按照水解平衡原理,水解过程产生醇,醇的加入应该会抑制硅烷偶联剂的水解,不利于生成硅醇. 因此可知,醇解过程中乙醇只是起到溶解的作用….同时,观察KH550在水溶液中的水解过程,可以发现,水溶液中KH550水解完全的时间极短, 而且硅醇之间很容易发生缩聚,使改性效果变差. 为增大完全水解的时间,根据反应动力学,可以在体系中加入醇,抑制其水解速度.因此,KH550水解溶剂选择一定配比的水醇混合溶剂.图1KH550水解和醇解过程电导率变化Fig.1ConductivitychangesofKH550during hydrolysisandalcoholysis图2显示了不同体积分数()的KH550水解完全时电导率变化.随着溶液中KH550体积分数的增加,达到的最大电导率先增加后减小.KH550 体积分数较小时,KH550用量的增加使体系中水解产生的硅醇增多,电导率增加;当KH550含量达到一定值时,水解生成的硅醇过多,硅醇缩合生成硅氧烷的几率增大,电导率降低.因此,最佳KH550体积分数应选择在15.75%附近.图2不同体积分数的KH550水解液电导率变化Fig.2Conductivitychangesfordifferent volumefractionsofKH550用傅里叶变换红外光谱仪检测水解前后特征基团的变化,结果如图3所示.第2期高正楠等:KH550的水解工艺及其对SiO:表面改性的研究40003O002o00lo000O'/cm一'1一KH550样品;2--水解0.5h后的KH550浴掖图3KH550和水解0.5h的红外光谱图Fig.3IRSpectraofpristineKH550andKH550afterhydrolysisfor0.5h图3中2974cm～,2887cm～,1457cm～,1378cm～,1079emI1处的谱带为si一0一cHCH基团的特征峰.3400cm和1616cm代表了N—H的伸缩和弯曲振动.水解0.5h后,3400cm处吸收峰变宽,可能是改性剂中N—H的伸缩振动和水解后Si—OH基团的伸缩振动发生重叠,KH550水解过程出现硅羟基.2.2改性前后SiO:粉体表征2.2.1粉体结构样品各官能团可以通过文献上的FT—IR数据得到.图4给出了改性前后样品的红外光谱图.40o03O002o0ol0oO0ocma一未改性样品;b--共沸改性;c一溶剂置换改性图4改性前后样品红外光谱图Fig.4IRspectraofunmodifiedandmodifiedsilica图4中3450cm～,1100cm和950cm处的吸收带分别代表了SiO:表面Si—OH伸缩振动,反对称伸缩振动及弯曲振动.1200～1100cm和467m处的密集带代表si—O—si反对称伸缩振动和弯曲振动.3437ClXl和1630cm附近的吸收峰分别代表水分子(包括表面的吸附水和结构水)的O—H和H一0H的伸缩振动和弯曲振动.经共沸蒸馏和溶剂置换后,采用改性剂KH550对产品进行改性,2850～2950cm区域内出现较弱的光谱带,代表了改性基团一cH的c—H伸缩振动峰.2.2.2粉体性能在相同改性介质中,采用溶剂置换和共沸蒸馏两种方式对湿凝胶进行处理,利用水解后的硅烷偶联剂KH550对样品进行改性,改性后粉体性能如表1.从表1数据可以看出经改性处理后的超细SiO粉体的比表面积比未改性样品有所减小.SiO:是一种具有一定微孑L结构的物质,氮吸附法测定的比表面积包括粒子外表面和内微孔的表面积.由于改性过程中表面改性剂在外表面和孔内部的吸附,造成改性后比表面积的减少.表1KH550不同改性方式样品数据Table1PropertiesofKH550afterdifferentmodification processes通过动态氮气吸附容量法测定3种样品的孔容,结果如表1所示.改性后样品孔容较改性前变大.观察图5共沸改性前后样品孔径分布,未改性样品a(3～10rim)孔径分布范围较窄,平均孔径为6.63nm,相比之下,采用共沸蒸馏改性样品b的孔径分布主要集中在3～50nm之间.这主要是由于共沸蒸馏和溶剂置换两种方式置换出了滤饼中大部分水分,减少了干燥过程中水分蒸发造成的孔道坍塌,使大部分中孔和一些大孔得以保留.a一未改性样品Ib一共沸蒸馏改性样品图5改性前后SiO孔径分布Fig.5Poredistributionsofunmodifiedandmodifiedsilica第2期高正楠等:KH550的水解工艺及其对SiO表面改性的研究?l1? 但是溶剂置换过程中消耗的有机溶剂量较大,置换时间较长.综合来看,共沸蒸馏改性效果要优于溶剂置换改性.图8KH550不同改性方式沉降体积变化趋势Fig.8SedimentationvolumechangeforKH550 modifiedbydifferentmethodsT口'鲁宕料蚓世图9KH550不同改性方式沉降速率变化趋势Fig.9SedimentationratechangeforKH550 modifiedbydifferentmethods2.4改性剂用量对改性效果的影响图l0研究了采用共沸蒸馏水浴加热65℃,反应2h,改性剂KH550用量对表面羟基数的影响.由图1O可以看出随着改性剂用量的增加,表面羟基数逐渐减少,改性剂KH550用量为17.5%(质量分数)左右时,表面羟基数最小,改性效果较好.随着改性剂用量的继续增大,KH550水解产生硅醇的数量相对较多,硅醇缩合为硅氧烷的几率增大,不利于改性,出现了改性剂用量为23%左右时表面羟基数增大的情况.3结论(1)KH550适宜的水解条件为:采用水/乙醇混合溶剂,KH550水解体积分数为l5.75%.(2)KH550改性SiO后得到了大孔径,疏水性能良好的改性产品,分散性提高.对比不同的改性w(KH550)/%图10共沸KH550不同改性剂用量对表面羟基数的影响Fig.10Effectoftheamountofmodificationagentonthe hydroxylnumberofthesilicaSurface方式,共沸蒸馏改性效果要明显优于溶剂置换改性.采用共沸蒸馏改性,KH550质量分数为17.5%时,改性效果最好.参考文献:[1]NozawaK,GailhanouH,RaisonL,eta1.Smartcontrol ofmonodispersest/~bersilicaparticles:effectofreactant additionrateongrowthprocess[J].Langmuir,2005,21:1516—1523.[2]RahmanlA,JafarzadehM,SipautCS.Synthesisofor- gano?functionalizednanosilicaviaCO??condensationmodifi-? cationusing-aminopropytriethoxysilicane(APTES)[J].CeramicsInternational,2009,35:1883—1888.[3]刘琪,崔海信,顾微,等.硅烷偶联剂KH一570对纳米二氧化硅的表面改性研究[J].纳米科技,2009,6(3):15—18.LiuQ,CuiHX,GuW,eta1.Surfacemodificationof nano—silicabysilaneeouplingagentKH一570[J].Nano—science&Nanotechn01ogy,2009,6(3):15—18.(in Chinese)[4]解小玲,郭睿劫,贾虎生,等.KH一550改性纳米二氧化硅的研究[J].太原理工大学,2008,39(1):26—28.XieXL,GuoRJ,JiaHS,eta1.Studyonnano—scale silicamodificationbyKH?550[J].JournalofTaiyuan UniversityofTechnology,2008,39(1):26—28.(in Chinese)[5]吴海艳,周莉,臧树良.纳米二氧化硅表面改性的研究[J].矿冶,2010,19(4):49-52.WuHY,ZhouL,ZangSL.Surfacemodificationofnano?silica[J].Mining&Metallurgy,2010,19(4):49-52.(inChinese)[6]林金辉,王美平,魏双凤.超细SiO:的化学沉淀法制备及其原位改性[J].硅酸盐通报,2007,26(4):12?北京化工大学(自然科学版)2012在[7][8][9]842—844.LinJH,WangMP,WeiSF.Preparationandin—situ modificationofuhrafineSiO2bychemicalprecipitation method[J].BulletinoftheChineseCeramicSociety, 2007,26(4):842—844.(inChinese)姚明明,姚欣.疏水性二氧化硅气凝胶的常压制备与表征[J].广东化工,2010,37(1):5-8.Y aoMM,YaoX.Preparationandcharacterizationcfhy—drophobicsilicaaerogelatambientpressure[J].Guang dongChemicalIndustry,2010,37(1):5—8.(inChi—nese)WuZJ,XiangH,KimT,eta1.Surfacepropertiesof submicrometersilicaspheresmodifiedwithaminopropyl—triethoxysilaneandphenyltrieth0xysilane[J].Journalof ColloidandInterfaceScience,2006,304:119—124.赵光磊,郭锴,王宝玉,等.超重力硫酸沉淀法白炭黑的连续化生产研究[J].无机盐工业,2009,41(9):34—36.ZhaoGL,GuoK,WangBY,eta1.Studyc11continu- OUSproductionofsilicabyhypergravitysulfuricacidpre—cipitationmethod[J].InorganicChemicalsIndustry,2009,41(9):34—36.(inChinese)[10]潘懋.滴定法测定气相法白炭黑比表面积的讨论[J].[12]化学世界,1993(8):380—383.PanM.Discussionontitrationmethodforsurfacearea determinationoffumedsilica[J].ChemicalWorld,1993(8):380—383.(inChinese)王斌,霍瑞亭.硅烷偶联剂水解工艺的研究[J].济南纺织化纤科技,2008(2):25—27.WangB.HuoRT.Studyonhydrolysisofsilanecouplingagem[J].JinanTextileTechnology,2008(2):25—27.(inChinese)ZhuravlevLT.Thesurfacechemistryofamorphoussili—ca.Zhuravlevmodel[J].ColloidsandSurfacesA:Phys—icochemicalandEngineeringAspects,2000,173:1—4.Studyofthehydrolysisof3-aminopropyltriethoxysilane(KH550) andthesurfacemodifiicationofsilica GAOZhengNanJIANGXiaoBoGUOKai fResearchCenteroftheMinistryofEducationforHighGravityEngineeringandTechnology BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029,China)Abstract:Throughmonitoringthechangeinconductivityduringthehydrolysiscf3一aminopropyltriethoxysilane(KH550)andusingFT—IRspectroscopy,theoptimumconditionsf0rthehydrolysisofKH550wereinvestigated. Wetsilicagelfromwhichthephysisorbedwaterwasremovedbyazeotropicdistillationorrapi dsolventreplacementwastreatedwithKH550.TheproductswerecharacterizedbyFouriertransforminfraredspect roscopy(FT-IR),di—n—butylphthalate(DBP)oilabsorption,laserparticlesizeanalysisandcontactanglemeasureme ntsinorderloin—vestigatetheeffectofmodification.Theresultsshowedthatthecontactanglecfthemodifiedsi licaincreased,and theDBPabsorptionvaluesignificantlyincreasedbymo/ethan70%comparedtotheunmodifi edproducts.Theporevolumewastwicethatoftheunmodifiedsilica.Theamountofproductsintheorganicphaseals oincreasedsignifi—cantly.Theazeotropicdistillationmethodforwetgelmodificationaffordedmorehydrophobi csilicathanlhesolventreplacementmethod.andthecontactanglebetweenmodifiedsilicaandwaterreachedashigh as140..Theoptimal conditionsforsilicamodificationinvolvedamodifiermassfractionof17.5%oftheweightofs ilicaandtheuseofazeotropicdistillation.Keywords:3-aminopropytriethoxysilane;ultrafinesihca;azeotropicdistillation;solventre placement。
硅烷偶联剂的生产工艺
硅烷偶联剂的生产工艺
硅烷偶联剂是一种广泛应用于化工和材料科学领域的有机硅化
合物，其主要作用是在材料表面形成化学键，并增强材料表面与环境之间的相互作用力，从而改善材料的性能。
在生产硅烷偶联剂时，主要涉及以下几个方面的工艺：
1. 原料选择：硅烷偶联剂的原料主要是含有硅烷基的有机硅化合物，如三乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷等。
在选择原料时，需要考虑其纯度、稳定性以及适用性等因素。
2. 反应条件：硅烷偶联剂的生产过程中，通常采用加热、搅拌和加压等条件，以促进反应的进行。
反应的温度和时间、反应物的摩尔比以及反应物的添加方式等都会对反应结果产生影响。
3. 分离纯化：反应完成后，需要对产物进行分离纯化，以提高产品的纯度和质量。
常用的分离纯化方法包括蒸馏、萃取、结晶等。
4. 包装储存：最后，硅烷偶联剂需要进行包装和储存，以保证产品的质量和稳定性。
常用的包装方式包括铝箔袋、玻璃瓶等。
在储存过程中需要注意避免阳光直射和高温环境。
综上所述，硅烷偶联剂的生产工艺包括原料选择、反应条件、分离纯化和包装储存等环节，每个环节都需要严格控制，以确保产品的质量和稳定性。
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硅烷偶联剂的偶联机理及研究现状
硅烷偶联剂的偶联机理及研究现状
硅烷偶联剂的偶联机理主要是通过硅烷基与无机表面发生化学反应来
实现的。
常用的硅烷偶联剂是有机硅烷化合物，它们的分子结构中包含硅
烷基和其它有机官能团。
在偶联反应中，硅烷基与无机表面上的活性基团
发生反应，形成硅氧键，将硅烷偶联剂牢固地连接在被修饰的表面上。
同时，硅烷偶联剂的有机官能团可以与有机材料表面发生化学反应，增强偶
联效果。
同时，硅烷基的疏水性和有机官能团的亲水性也能提高材料的界
面相容性。
1.新型硅烷偶联剂的合成：研究人员正在努力合成具有更好性能和更
高效率的硅烷偶联剂。
通过改变硅烷基、有机官能团和链长等结构参数，
可以调控硅烷偶联剂的表面活性、分散性和偶联效果。
2.偶联机理的深入研究：研究人员通过表面分析技术和计算模拟等手段，深入研究硅烷偶联剂在材料表面的结构和反应过程。
这有助于理解硅
烷偶联剂的偶联机制，指导新型硅烷偶联剂的设计和应用。
3.应用领域的拓展：硅烷偶联剂广泛应用于橡胶、塑料和涂料等领域，但在其他领域的应用还有待进一步拓展。
例如，在纤维和电子材料中，硅
烷偶联剂可以用于提高材料的表面润湿性和界面相容性，从而改善材料的
性能。
总之，硅烷偶联剂作为一种重要的化工原料，在材料科学领域具有广
泛的应用前景。
研究人员正在不断深入研究硅烷偶联剂的偶联机理，并努
力合成新型硅烷偶联剂，以满足不同材料的需求。
随着科技的不断进步，
硅烷偶联剂的研究和应用将持续发展。
硅烷水解反应
硅烷水解反应引言：硅烷水解反应是一种重要的化学反应，其中硅烷被水分解为硅酸和氢气。
这个反应在化学合成、材料科学和工业生产中具有广泛的应用。
本文将重点介绍硅烷水解反应的原理、机制、应用以及相关的研究进展。
一、硅烷的结构和性质：硅烷是一类化合物，其分子中含有硅和氢原子。
通常情况下，硅烷分子的结构类似于单一的硅原子周围被若干个氢原子包围。
硅烷具有较高的反应活性和易燃性，是一种重要的高能材料。
二、硅烷水解反应的机理：硅烷水解反应是一种典型的酸碱中和反应。
在反应中，水分子先与硅烷分子中的硅原子发生化学键的断裂。
随后，水分子中的氢原子与硅原子结合，形成硅酸分子和氢气分子。
三、硅烷水解反应的应用：硅烷水解反应在化学合成、材料科学和工业生产中具有重要的应用价值。
首先，硅烷水解反应常用于有机合成反应中，可以作为一种高效的还原剂和合成中间体。
其次，在材料科学中，硅烷水解反应被用于合成多孔材料、纳米材料和高分子材料。
此外，硅烷水解反应还广泛应用于太阳能电池、光电器件和半导体加工等领域。
四、硅烷水解反应的研究进展：近年来，对硅烷水解反应的研究进展非常迅速。
研究人员通过改变反应条件、催化剂的设计和优化反应体系等手段，提高了硅烷水解反应的反应效率和选择性。
此外，一些新型催化剂的开发也取得了重要的突破，使得硅烷水解反应在实际生产中更具有经济和环境优势。
结论：硅烷水解反应是一种重要的化学反应，具有广泛的应用价值。
通过对硅烷和水的反应，可以得到硅酸和氢气等有用产物。
硅烷水解反应在化学合成、材料科学和工业生产等领域具有重要的应用。
随着研究的不断深入，硅烷水解反应的反应效率和选择性将得到进一步提高，为各个领域的发展带来更大的推动力。
硅烷偶联剂水解及对钛白粉的改性研究
硅烷偶联剂水解及对钛白粉的改性研究秦悦;易德莲;伍林;郑加英;潘琪【摘要】通过电导率对乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂(A-151)的水解行为进行研究,考察了pH、水与A-151体积比和温度对硅烷水解行为的影响,利用A-151的水解特性,对经锆铝二元包覆后的钛白粉进行表面改性,并采用表面接触角测试仪、红外光谱和扫描电镜对有机改性后的二氧化钛进行表征.表面接触角测试显示改性后的二氧化钛制片表面润湿角达108.2°;改性后的粉体在波数为3 078 cm-1处出现了对应的烯烃C-H伸缩振动吸收峰;扫描电镜照片显示改性后的二氧化钛粒子的分散性得到了改善.【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2014(046)002【总页数】4页(P34-37)【关键词】二氧化钛;硅烷偶联剂;水解;表面改性【作者】秦悦;易德莲;伍林;郑加英;潘琪【作者单位】武汉科技大学化工学院,湖北武汉430081;武汉科技大学化工学院,湖北武汉430081;武汉科技大学化工学院,湖北武汉430081;武汉科技大学化工学院,湖北武汉430081;武汉科技大学化工学院,湖北武汉430081【正文语种】中文【中图分类】TQ134.11TiO2作为一种性能卓越的白色颜料广泛地应用于涂料及其他化工行业。
高档颜料要求钛白粉在使用体系中具有良好的稳定性和分散性，因此使用前必须对钛白粉进行预处理。
对TiO2进行无机包覆改性可以提高其耐候性［1］；进行有机改性可降低TiO2的表面极性，提高粒子在有机体系中的润湿性和分散性，拓宽其在有机聚合物体系中的应用范围［2］。
近年来，国内外学者针对TiO2的具体实际应用做了大量的研究工作［3-5］。
为获得较好的TiO2改性产品，前人研究工作的重点集中于探索包覆过程的实验条件以及研究包覆机理，却缺乏对改性剂和改性物本身的具体认识。
偶联剂CH2=CH—Si（OC2H5）3（A-151）分子中含双键有机官能团，易与涂料中的有机树脂等有机物反应，实现与有机相较好的结合［6］。
硅烷偶联剂560水解比例
硅烷偶联剂560水解比例硅烷偶联剂560是一种广泛应用于化工领域的化学物质，它主要用于改善各种材料的表面性能。
在使用硅烷偶联剂560时，需要注意水解比例的问题，这将直接影响到它的使用效果。
首先，我们需要了解硅烷偶联剂560的水解过程。
硅烷偶联剂560分子中含有一个或多个硅氧键（Si-O），当它与水接触时，硅氧键就会发生水解反应，生成硅醇和硅酸盐离子。
硅醇可以与其他物质发生反应，从而实现表面改性的效果。
但是，当水解比例过高时，会导致硅酸盐离子的生成量过大，从而影响到硅烷偶联剂的使用效果。
那么，对于硅烷偶联剂560的水解比例，应该控制在多少范围内呢？一般来说，硅烷偶联剂560的水解比例应该控制在5%~10%之间。
如果水解比例过低，硅醇的生成量不足，无法有效地改善材料表面性能；如果水解比例过高，硅酸盐离子的生成量过大，会导致材料表面出现白斑等问题，从而影响到材料的使用寿命。
那么，如何控制硅烷偶联剂560的水解比例呢？一般来说，可以通过以下几种方式来实现：1.控制水解反应的时间和温度。
一般来说，水解反应的时间和温度越高，水解比例就越高。
因此，在使用硅烷偶联剂560时，应该根据具体情况控制水解反应的时间和温度。
2.添加缓冲剂。
缓冲剂可以在一定程度上抑制硅烷偶联剂560的水解反应，从而控制水解比例。
但是，在选择缓冲剂时需要注意其对材料性能的影响。
3.选择适当的溶剂。
不同的溶剂对硅烷偶联剂560的水解反应有不同的影响。
一般来说，极性溶剂可以促进水解反应，而非极性溶剂则可以抑制水解反应。
总之，在使用硅烷偶联剂560时，需要注意控制水解比例，以实现最佳的表面改性效果。
同时，也需要根据具体情况选择适当的控制方法。
硅烷偶联剂应用现状及金属表面处理新应用
1 硅烷试剂的特征和作用机理硅烷试剂的一般结构式为:Y -R-SiX3,其中:X 是结合在硅原子上的水解性基团,如氯基、甲氧基、乙氧基、乙酰氧基等;Y 为有机官能团,如氨基,环氧基等;R 是具有饱和或不饱和键的碳链。
所以它分布在无机物与有机物界面上时,在相互没有亲和力而难以相容的界面之间起着“乳化剂”的作用[2～5] 。
由于界面现象非常复杂,单一的理论往往难以充分说明,对于硅烷试剂在界面的作用机理就有多种解释。
已经提出的关于硅烷试剂在无机物表面行为的理论主要有化学结合理论、物理吸附理论、氢键形成理论、可逆平衡理论等[4] 。
Arkies 提出的理论模式被认为是最接近实际的一种理论,硅烷试剂按这一机理在无机物表面上的反应过程如图1 所示;硅烷试剂首先接触空气中的水分而发生水解反应,进而发生脱水反应形成低聚物,这种低聚物与无机物表面的羟基形成氢键,通过加热干燥,发生脱水反应形成部分共价键,最终结果是无机物表面被硅烷覆盖。
从上述作用机理还可以看出,无机物的表面上不具有羟基时,就很难发挥出相应的作用或效果。
对于有机体系,大多数分子中都具有特定的官能团而表现出该聚合物的特性。
SA同聚合物有机宫能团发生化学反应,从而产生偶联效果,一般认为SA 对于固化过程中伴随着化学反应的热固性树脂效果最为明显,而对于缺乏反应性和极性基团的热塑性树脂效果差[5 ] 。
文献[3～5 ] 还给出了SA 与无机和有机物质的典型应用配合。
2 硅烷试剂的使用方法将硅烷试剂均匀地包覆在填料上大致可分为干法和湿法[6 ] 。
硅烷试剂的处理可根据填料的比表面积大小进行调整,一般是填料重量的1 % , 实际上处理时最好是用水、溶剂稀释后再进行使用。
最近因高速捏合机的改进及成本的降低,也有用硅烷试剂原液直接处理的。
处理后填料的干燥条件也是影响复合材料性能的重要因素之一,因为当干燥不充分时,还有许多氢键成为残留状态很容易从外部吸入水分,影响复合材料的物性。
硅烷偶联剂水解催化剂 -回复
硅烷偶联剂水解催化剂-回复烷偶联剂是一类化学物质，它能够在有机化合物中引入硅原子，并将其与有机分子构成的链相连。
硅烷偶联剂的水解催化剂是一种用于加速硅烷偶联反应水解步骤的物质。
在本文中，我们将逐步探讨硅烷偶联剂水解催化剂的工作原理和应用。
首先，让我们了解一下硅烷偶联剂的概念。
硅烷偶联剂是一类化合物，其分子结构中包含一个或多个硅原子。
硅烷偶联剂可以与有机分子中的氢原子取代，从而引入硅原子，并将有机分子构成的链相连。
这种偶联反应能够改善有机分子的粘附性能、耐热性能和化学稳定性，因此在许多行业中得到广泛应用，例如涂料、胶粘剂、塑料、橡胶和表面处理等。
然而，硅烷偶联反应需要水解步骤来切断硅烷偶联剂中的硅氢键，从而引入硅氧键并释放氢气。
这个水解步骤通常是缓慢的，因为硅氢键的键能较高。
为了加速水解反应，需要引入水解催化剂。
水解催化剂是一种物质，它能够在水解反应中提供催化活性的中间体，并降低反应的活化能。
通常，硅烷偶联剂水解催化剂是有机化合物或金属盐，具有亲水性的基团或金属离子。
在硅烷偶联剂水解催化剂中，亲水基团可以与硅烷偶联剂分子中的硅氢键发生作用，形成氢键或配位键。
这种作用使水解反应的活化能降低，从而加速反应的进行。
亲水基团可以是羟基、氨基或羧基等，这些基团与硅烷偶联剂中的硅氢键能够形成氢键，并有效地降低反应的活化能。
另一方面，金属离子也可以作为硅烷偶联剂水解催化剂的一种形式。
金属离子可以与硅烷偶联剂分子中的硅氢键形成配位键。
这种配位作用可以改变硅烷偶联剂分子中的电荷分布，使其更易于发生水解反应。
常用的金属离子催化剂包括钛离子、锡离子和铝离子等。
这些金属离子具有较高的电荷和较强的配位能力，能够与硅烷偶联剂分子中的硅氢键形成强配位键，从而促进水解反应的进行。
总的来说，硅烷偶联剂水解催化剂是一类用于加速硅烷偶联反应水解步骤的物质。
这些催化剂能够降低水解反应的活化能，促使反应快速进行。
常用的硅烷偶联剂水解催化剂包括具有亲水基团的有机化合物和金属离子。
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毕业论文文献综述
化学工程与工艺
硅烷偶联剂水解工艺研究
一、选题的背景和意义
硅烷偶联剂是一种可以把两种不同性质的物质通过化学或物理作用结合起来的一种改善型助剂。
最早是20世纪40年代由美国联合碳化合物公司和道康宁公司首先开发的，最初是把它作为玻璃纤维的表面处理剂而应用在玻璃纤维增强塑料中[1]。
硅烷偶联剂是一类具有有机官能团的硅烷，在塑料、填充复合材料、环氧封装材料、弹性体、涂料、粘合剂和密封剂等方面有着广泛的应用。
使用硅烷偶联剂可以大大的改进上述材料的机械性能、电气性能、耐水性、难燃性、粘接性以及工艺操作等。
迄今为止，硅烷偶联剂已经成为材料工业必不可少的助剂之一，是有机硅工业四大下游分支之一[2]。
硅烷偶联剂水解的程度直接影响硅醇与材料的作用结果，因为只有硅醇单体才能与材料形成稳定的结构，有资料证明：新配置的乙烯基三甲氧基硅烷水溶液中含有82%的单体，15%的二聚体和3%的三聚体，放置至出现沉淀，结果单体为34%，二聚体为23%，三聚体为30%以及13%的四聚体。
由此可知，随着硅醇缩聚成低聚合度的硅氧烷，含硅烷三醇的水解产物的溶解度降低。
出现浑浊意味着体系中硅烷完全缩合成硅氧烷高聚体，此时硅烷偶联剂失去了其应有的功能。
因此，有必要了解硅烷偶联剂的水解机理[3]。
二、相关研究的最新成果及动态
2．1 硅烷偶联剂水解程度的检测方法有：
1、电导率测定法；
2、浑浊程度观测法；
3、红外光谱检测法；[3]
硅烷偶联剂水解程度测定是水解工艺中的难点，常规化学测定方法和某些对体系产生干扰的测定方法，均会导致水解平衡的破坏，不能有效监测硅烷的水解程度。
有资料表明[4]：光学测定法和电导率测定法能直接在线监测硅醇的生成，
不对体系带来干扰和破坏。
其中电导率测定法设备简单、操作方便。
且硅烷和去离子水的电导率很低，而水解产物硅醇和醇的电导率较高，即使溶剂中采用了醇，因其在反应前后量不变而对体系电导率变化无影响，所以硅烷体系在水解过程中电导率会逐渐增大，一定时间后反应达到平衡，相应电导率值也稳定在某一值，这表明水解已经达到平衡，此时硅醇含量为该水解条件下的最大量。
因此，本实验采用电导率法在线测硅烷偶联剂水解程度。
实验所用的各种材料的电导率如下表：
实验材料电导率
材料电导率
去离子水0.4
KH-570 0.03
F8261 0.03
乙醇 1.0
实验材料：硅烷偶联剂KH570、F8261，乙醇，盐酸，醋酸，氢氧化钠，去离子水。
主要材料介绍：
KH-570：
分子式：；名称：γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷；国外牌号为A-174（美国联合碳化物公司）、KBM-503（日本信越化学工业株式会社）、SH-6030（美国道康宁化学公司）；物化性质：本品易溶于多种有机溶剂中，易水解，缩合形成聚硅氧烷，过热，光照、
过氧化物存在下易聚合。
沸点：255°C；折光率(n
D 25): 1.4290±0.001；密度(d
4
25):
1.035-1.045；用途：主要用于改善有机材料和无机材料的粘接性能，特别适用于游离基交联的聚酯橡胶，聚烯烃、聚苯乙烯和在光敏材料中作为助剂。
F8261：
分子式: C14H19F13O3Si
、名称：十三氟辛基三乙氧基硅烷、闪点：
97°(206°F)、分子量：510.37、密度：1.333 熔点：<-38°、折射率：1.345 、沸点：220°
实验仪器：机械搅拌器，数字电导率仪，傅里叶变换红外光谱仪，酸度计。
硅烷偶联剂水解溶剂可分为三种：去离子水、醇、去离子水+醇。
如果单独用去离子水溶解硅烷偶联剂KH-570和F8261，则溶液会分为2层：一层为水相；一层为硅烷偶联剂KH-570与F8261混合相，因为两者不溶于水。
硅烷偶联剂KH-570水解12H后，溶液分层现象消失，但是水解效率会降低影响其应用；硅烷偶联剂F8261水解24H后则现象保持不变。
所以硅烷偶联剂KH-570与F8261均不能单独用去离子水区作为溶剂。
从硅烷偶联剂水解反应平衡来看也不能单独用醇去做溶剂。
众多文献资料证明了使用去离子水+醇混合溶剂作为硅烷偶联剂的水解溶剂为最佳[5]。
三、课题的研究内容及拟采取的研究方法、难点
选硅烷偶联剂KH570(γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷)、F8261(十三氟辛基三乙氧基硅烷)，分别在PH值等于1.5、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0的时候其水解溶液至浑浊的时间。
选硅烷偶联剂在配比：1：1：1、1：1：10、1：1：18时水解至浑浊的时间
不同硅烷偶联剂在不同配比下的水解至浑浊时间
不同硅烷偶联剂在不同配比下的水解至浑浊时间
硅醇缩合是吸热反应，温度升高有利于缩合反应的进行。
选温度为20、30、40、50、60时，硅烷偶联剂体系的电导率值。
从而选定水解最适宜的温度。
本实验首先对硅烷偶联剂溶解条件的选择，通过查找资料及实验论证得出最佳的硅烷偶联剂和溶剂。
本实验的关键是需要在硅烷偶联剂至浑浊时间内检测好其PH值以及如何判定硅烷偶联剂已经至浑浊。
难点是硅烷偶联剂水解程度的测定。
四、参考文献
[1] E.P.普鲁特曼等.硅烷和钛酸酯偶联剂[M].上海：上海科学技术文献出版社，
1987。
[2]沈玺、高雅男、徐政.硅烷偶联剂的研究与应用[J].上海生物医学工程。
[3] 王斌、霍瑞亭.硅烷偶联剂水解工艺的研究。
[4] 徐溢、王楠、张小凤。
直接用作金属表面新型防护涂层的硅烷偶联剂水解效
果分析[J]。
腐蚀于防护，2000，,2（4）：157—159。
[5] 吴纪森，有机硅及其应用[M].北京：科学技术文献出版社，1990；309。