如何正確選用硅烷偶聯(lián)劑？
發(fā)布日期：2024-11-05
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硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)通式為Y-(CH2)n-SiX3，其中X為可水解基團(tuán)，與無(wú)機(jī)填料形成牢固的化學(xué)鍵；Y為有機(jī)活性基團(tuán)，與聚合物發(fā)生反應(yīng)。基于不同的處理對(duì)象，如何正確選用硅烷偶聯(lián)劑呢？
選用硅烷偶聯(lián)劑時(shí)，通常通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)預(yù)選，其原則是硅烷偶聯(lián)劑與處理對(duì)象的化學(xué)特性和應(yīng)用需求相匹配。以下是一些常見(jiàn)材料的硅烷偶聯(lián)劑的選用規(guī)律：
（1）不飽和聚酯：硅烷偶聯(lián)劑通常含有乙烯基基團(tuán)和甲基丙烯酰氧基基團(tuán)
（2）環(huán)氧樹(shù)脂：硅烷偶聯(lián)劑通常含有環(huán)氧基基團(tuán)或氨基基團(tuán)
（3）酚醛樹(shù)脂：硅烷偶聯(lián)劑通常含有氨基基團(tuán)或脲基基團(tuán)
（4）聚烯烴：硅烷偶聯(lián)劑多選用乙烯基基團(tuán)
（5）硫化橡膠：硅烷偶聯(lián)劑含有烴基
需要特別注意的是，異質(zhì)材料的黏接強(qiáng)度受多種因素影響，如表面能、潤(rùn)濕性、界面吸附性、酸堿性、共價(jià)鍵反應(yīng)等。因此，預(yù)選偶聯(lián)劑有時(shí)候可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)最佳效果，因?yàn)?/span>材料成分及其與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)的敏感性也需要權(quán)衡。
為提高材料的水解穩(wěn)定性并降低改性成本，可以將三烴基硅烷偶聯(lián)劑與其他硅烷類偶聯(lián)劑復(fù)合使用。另外，對(duì)于難以黏接的材料，可將不同類型的硅烷偶聯(lián)劑復(fù)合使用，以達(dá)到最優(yōu)的黏附效果。
硅烷偶聯(lián)劑的增黏效果主要通過(guò)與材料形成化學(xué)鍵（如共價(jià)鍵）、氫鍵作用、潤(rùn)濕作用、改善表面能效應(yīng)、調(diào)整材料的結(jié)晶性、控制酸堿反應(yīng)，以及生產(chǎn)互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)等多種機(jī)制。
對(duì)無(wú)機(jī)材料選擇硅烷偶聯(lián)劑時(shí)，應(yīng)考慮以下因素：
①無(wú)機(jī)材料表面的羥基濃度：羥基濃度越高，偶聯(lián)效果越佳。
②無(wú)機(jī)材料表面的羥基類型：孤立羥基、締合羥基對(duì)硅烷偶聯(lián)劑的反應(yīng)活性不同。
③水解穩(wěn)定性：無(wú)機(jī)材料與硅烷偶聯(lián)劑形成的共價(jià)鍵需具備良好的水解穩(wěn)定性，以確保在潮濕環(huán)境下仍能保持較高的黏接強(qiáng)度。
④無(wú)機(jī)材料的結(jié)構(gòu)與特性：粗糙度、孔隙率、結(jié)晶度等會(huì)影響偶聯(lián)效果。
對(duì)于要求高度耐水性的應(yīng)用場(chǎng)合，若傳統(tǒng)硅烷偶聯(lián)劑形成的化學(xué)鍵水解穩(wěn)定性不足，可考慮使用雙官能團(tuán)或多官能團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑，這些硅烷偶聯(lián)劑能形成緊密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，顯著提高材料的耐水性和整體性能。特別地，在底膠中，雙爪硅烷因其獨(dú)特的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而備受青睞。
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