PDF《偶联剂的种类和特点及应用》

最常用的则是甲氧基和乙氧基 ,它们在偶 联反应中分别生成甲醇和乙醇副产物.由于氯硅

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6 橡胶工业2003 年第

50 卷?1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 烷在偶联反应中生成有腐蚀性的副产物氯化氢 , 因此要酌情使用. 近年来 ,相对分子质量较大和具有特种官能 团的硅烷偶联剂发展很快 ,如辛烯基、 十二烷基 , 还有含过氧基、 脲基、 羰烷氧基和阳离子烃基硅烷 偶联剂等.Lawrence 等利用硅烷偶联剂对碳纤 维表面进行处理 ,偶联剂中的甲基硅烷氧端基水 解生成的硅羟基与碳纤维表面的羟基官能团进行 键合 ,结果复合材料的拉伸强度和模量提高 ,空气 孔隙率下降[2 ] . 早在

1947 年美国Johns Hopkins 大学的 Witt R W 等在一份报告中指出 ,在对烷基氯硅烷偶联 剂处理玻璃纤维表面的研究中发现 ,用含有能与 树脂反应的硅烷基团处理玻璃纤维制成聚酯玻璃 钢 ,其强度可提高

2 倍以上[3 ] .他们认为 ,用烷基 氯硅烷水解产物处理玻璃纤维表面 ,能与树脂产 生化学键.这是人们第一次从分子的角度解释表 面处理剂在界面中的状态. 硅烷偶联剂由于在分子中具有这两类化学基 团 ,因此既能与无机物中的羟基反应 ,又能与有机 物中的长分子链相互作用起到偶联的功效 ,其作 用机理大致分以下

3 步:(1) X 基水解为羟基 ;

(2) 羟基与无机物表面存在的羟基生成氢键 或脱水成醚键[4 ] ;

(3) R 基与有机物相结合.

112 应用 在使用硅烷偶联剂时 ,为获得较佳的效果 ,需 对每一个特定的应用场合进行试验预选.表1示出了根据一般规律及试验经验所归纳的不同材料 用硅烷偶联剂. 硅烷偶联剂一般要用水和乙醇配成很稀的溶 液(质量分数为 01005~0102) 使用 ,也可单独用 水溶解 ,但要先配成质量分数为

01001 的醋酸水 溶液 ,以改善溶解性和促进水解 ;

还可配成非水溶 液使用 ,如配成甲醇、 乙醇、 丙醇或苯的溶液 ;

也能 够直接使用.硅烷偶联剂的用量与其种类和填料 表面积有关 ,即硅烷偶联剂用量 (g) = [填料用量 (g) * 填料表面积 (m2 ・ g -

1 ) ]/ 硅烷最小包覆面积 (m2 ・ g -

1 ) .如果填料表面积不明确 ,则硅烷偶联 剂的加入量可确定为填料量的

1 %左右. 表1不同材料所选用的硅烷偶联剂 材料硅烷偶联剂 热固性材料 邻苯二甲酸 二丙烯酯 链烯基、 氨烃基、 丙烯酰氧烃基、 异氰酸烃基 环氧树脂 链烯基、 氯烃基、 氨烃基、 环氧烃基、 多硫烃基 酚醛树脂 链烯基、 氯烃基、 氨烃基、 环氧烃基、 多硫烃基 聚酯 链烯基、 氯烃基、 氨烃基、 环氧烃基、 多硫烃基、 丙烯酰氧烃基、 阳离子烃基 聚氨酯(PU) 氨烃基、 环氧烃基、 多硫烃基、 异氰酸烃基 多硫化物 氨烃基、 环氧烃基 热塑性树脂 纤维素 氨烃基、 异氰酸烃基 聚缩醛 氨烃基、 丙烯酰氧烃基、 阳离子烃基 聚丙烯酸酯 氨烃基、 丙烯酰氧烃基 聚酰胺 氨烃基 聚碳酸酯 氨烃基 PE 链烯基、 氯烃基、 氨烃基、 丙烯酰氧烃基、 阳离子烃基、 过氧化烃基 聚丙烯(PP) 链烯基、 丙烯酰氧烃基、 阳离子烃基、 过氧化烃基 聚苯乙 烯(PS) 氯烃基、 环氧烃基、 丙烯酰氧烃基 PVC 氨烃基、 环氧烃基、 多硫烃基 橡胶 IIR 氨烃基、 环氧烃基 EPR 氨烃基、 环氧烃基、 丙烯酰氧烃基、 多硫烃基 SBR 环氧烃基、 多硫烃基 聚硫橡胶 多硫烃基、 氨烃基 NBR 丙烯酰氧烃基、 多硫烃基 氟橡胶 氨烃基、 阳离子烃基 硅橡胶 氯烃基、 氨烃基 无机材料 含硅材料 同热固性材料 铝、 锆、 锡、 钛 同热固性材料 ,但优先选钛酸酯类、 铝酸酯类、 等金属 环氧类、 丙烯酸酯类和季胺盐类 颗粒状或粉状填料可用偶联剂溶液浸渍 ,然 后用离心分离机或压滤机将溶液滤去 ,再将填料 加热、 干燥、 粉碎.如果用来制造补强复合材料或 玻璃钢 ,可用连续法先将玻璃纤维或玻璃布浸渍 偶联剂溶液 ,然后干燥、 浸树脂、 干燥 ,再加热层压 而成玻璃钢板.以上做法称为表面预处理法 ,都 是先将无机材料或被粘物的表面用偶联剂溶液预 处理 ,然后再与有机树脂接触、 压合、 粘合、 成型 , 其中阳离子型硅烷偶联剂在兼具降低粘度和起偶 联作用方面最有效. 硅烷偶联剂的应用十分广泛 ,主要有以下几 方面. (1) 用作表面处理剂 ,以改善室温固化硅橡胶 与金属的粘合性能 ;