硅烷偶聯劑是一種同時具有親水性官能團和疏水性官能團的物質,其親水性官能團一般為極性基團,可以在無機物表面發生化學反應;疏水性官能團多為非極性基團,可以與有機物發生化學反應,廣泛應用于粉體表面改性、玻纖和金屬防腐蝕表面處理、涂料和密封膠增粘劑等。
1、硅烷偶聯劑用于無機填料表面改性
塑料、橡膠等高分子材料均需加入不同的無機填料,以滿足其不同的使用性能。一般的無機填料表面是親水的,使用時不能很好的在樹脂、橡膠中分散,會嚴重影響復合材料的使用性能。在實際應用中,通過對填料進行表面改性,使填料具有憎水性,可以充分發揮無機填料的功能。
對無機填料使用硅烷偶聯劑進行表面處理,可以在填料表面形成一層非極性分子膜,提升填料在橡膠、塑料中的穩定性、分散性及粘合力,提高填充塑料、橡膠的電學、機械和耐候等性能,并促進工藝性能的改善。
例如,用鈦酸酯偶聯劑處理后的碳酸鈣,與聚合物分子有較好的相容性。同時,由于鈦酸酯偶聯劑能在碳酸鈣分子和聚合物分子之間形成分子架橋,增強了有機高聚物或樹脂與碳酸鈣之間的相互作用,可顯著提高熱塑料復合材料等的力學性能,如沖擊強度、拉伸強度、彎曲強度以及伸長率等。
2、硅烷偶聯劑用于玻纖表面處理
玻纖作為一種無機非金屬材料,絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好,機械強度高,常用作復合材料中的增強材料,電絕緣材料和絕熱保溫材料。但玻纖表面極性大,難與非極性的樹脂相容,大大降低了其填充效果。
為了提升樹脂與玻纖的粘合性能,改善玻纖增強復合材料的強度、抗水、電氣、耐候性能,有必要對玻纖進行表面改性。目前,在玻璃纖維表面改性方面用得較多的表面改性劑是硅烷偶聯劑,其品種主要包括:乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。
3、硅烷偶聯劑用于納米粉體表面改性
納米粉體具有粒徑小、比表面積大的特點,因而具有獨特的小尺寸效應、隧道效應和表面效應,從而以優良的補強性、穩定性、增稠性受到青睞,在塑料、橡膠、涂料等領域應用廣泛。
由于納米粉體表面能大,易與團聚,限制了其超細效應的發揮,在有機相中難以分散和浸潤,所以必須對其進行表面改性,提高其與有機分子的相容性和結和力。
利用偶聯劑分子與納米粉體表面進行某種化學反應,將偶聯劑均勻的覆蓋在納米粉體表面,從而提高納米粉體的憎水性,是常用的納米粉體改性方法。
4、硅烷偶聯劑用作密封膠、涂料的增粘劑
硅烷偶聯劑作為一種增粘劑,廣泛應用于粘結劑、密封膠和涂料等領域,能提高它們的粘結強度、耐水、耐候性能。
將功能性硅烷偶聯劑引入涂料,可以讓硅烷與涂料的成膜聚合物形成互穿網絡聚合物(IPN)或與涂料成膜聚合物發生交聯反應,從而促進涂料對底材的潤濕,提高涂料的附著力。此外,烷基和芳基硅烷還能改進涂料涂膜光澤、遮蓋力、混溶性和對顏料的潤濕性與分散性能。
5、硅烷偶聯劑其他應用
硅烷偶聯劑還廣泛應用于金屬表面處理、建筑等行業。如利用KH-560對金屬表面進行預處理,從而在金屬表面形成硅烷膜涂層,其耐腐蝕性能與磷化處理相當甚至優于磷化處理。此技術有望逐漸代替磷化、鉻酸鹽鈍化等常用金屬表面處理工藝,從而解決金屬表面處理一直存在的環保問題。
來源:盧昌利,歐陽春平,郭志龍,等.硅烷偶聯劑的合成、發展與應用[J].廣東化工,2020,47(12):105-107
更多精彩!歡迎掃描下方二維碼關注中國粉體技術網官方微信(粉體技術網)
|