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硅烷偶聯(lián)劑的主要應用領(lǐng)域之一是對有機聚合物中使用的無機填料的處理。后者可以用現(xiàn)貨苯基硅烷處理,將其親水性表面轉(zhuǎn)變?yōu)橛H有機表面,這可以防止顆粒聚集和系統(tǒng)中急劇的聚合物增稠,還可以改善有機聚合物對增強填料的潤濕性。碳官能硅烷還可以使補強填料與聚合物牢固結(jié)合。但是,硅烷偶聯(lián)劑的效果還與現(xiàn)貨苯基硅烷的種類和量,基材的特性,樹脂或聚合物的性質(zhì)以及應用場合,方法和條件有關(guān)。
首先,弱酸性和弱堿性水溶液可以促進硅烷偶聯(lián)劑的水解。一水溶液的pH值使現(xiàn)貨苯基硅烷更易于水解。可以通過添加乙酸,氨和其他物質(zhì)來調(diào)節(jié)其基團對水溶液的pH值影響較弱的硅烷,以調(diào)節(jié)水溶液的pH值,從而使硅烷偶聯(lián)劑更易于水解。偶聯(lián)劑的水解速率顯著提高。其次,當硅烷偶聯(lián)劑水解時,將產(chǎn)生一定量的甲醇,乙醇和與水混溶的其他溶劑。這取決于硅烷結(jié)構(gòu)中的X基團。如果預先將現(xiàn)貨苯基硅烷添加到水溶液中以進行水解,則此時產(chǎn)生的溶劑將使硅烷偶聯(lián)劑更充分地分散在水溶液中并使水解溶液更穩(wěn)定。如果事先將少量乙醇添加到水溶液中,然后進行乙烯基硅烷的水解,則油珠狀硅烷偶聯(lián)劑將更易與水溶液混溶,并且不易因沉淀而沉淀出來。
有兩種方法可以使用現(xiàn)貨苯基硅烷:一種是將硅烷配制成水溶液,用它來處理無機粉末,然后將其與有機聚合物或樹脂基材混合,即預處理方法。該方法具有良好的表面改性處理效果,是常用的表面改性方法。另一種方法是將硅烷與無機粉末和有機聚合物基礎(chǔ)材料混合,即遷移法。大多數(shù)現(xiàn)貨苯基硅烷需要在使用前制備為水溶液,即使事先將其水解也是如此。水解時間取決于硅烷偶聯(lián)劑的類型和溶液的pH值。在配置期間,通常將水溶液的pH值控制在3-5之間。pH值高于5或低于3會促進聚合物的形成。因此,所制備和水解的硅烷偶聯(lián)劑不能放置太久,否則會發(fā)生自縮合而失效。
硅烷偶聯(lián)劑是一種硅烷,在分子中包含兩個不同的化學性質(zhì)(有機官能團和可水解基團)。分子結(jié)構(gòu)通常為:YR-Si(Men)X4-n-1(其中Y為有機官能團,R為可水解的硅官能團)。通過使用現(xiàn)貨苯基硅烷可以在無機物和有機物之間的界面之間建立“分子橋”,以將性質(zhì)非常不同的兩種材料連接在一起,從而形成有機基體-硅烷偶聯(lián)劑-無機基體的粘結(jié)層。改善復合材料的性能并增加粘結(jié)強度。典型的現(xiàn)貨苯基硅烷包括A151(乙烯基三乙氧基硅烷),A171(乙烯基三甲氧基硅烷),A172(乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷)等。
國外情況:國外相關(guān)研究很早就開始了。美國辛辛那提大學的Van Ooij W J教授首先將現(xiàn)貨苯基硅烷用于金屬預處理。他已經(jīng)在1990年代開始進行研究嘗試,并獲得了大量研究成果和zhuanli。國內(nèi)情況:近年來,中國也開始研究和使用硅烷偶聯(lián)劑來處理金屬樹脂涂料體系。徐毅研究了乙烯基三乙氧基硅烷和環(huán)氧三乙氧基硅烷的水解和包覆過程。我國于1950年在中國科學院化學研究所研制出KH-550,KH-560,KH-570,KH-590等型號的現(xiàn)貨苯基硅烷,并投入生產(chǎn)相繼。后來,氨基硅烷和改性氨基硅烷相繼出現(xiàn)。后來,開發(fā)了耐熱硅烷,陽離子硅烷,重氮和疊氮化硅烷?,F(xiàn)在,我們國內(nèi)的硅烷生產(chǎn)商發(fā)展迅速,許多品種擺脫了對進口的依賴。