❶ 偶联剂的化学成分
偶联剂
(1)铬络合物偶联剂 铬络合物偶联剂开发于50年代初期,由不饱和有机酸与三价铬离子形成的金属铬络合物,合成及应用技术均较成熟,而且成本低,但品种比较单一。
(2)硅烷偶联剂 硅烷偶联剂的通式为RSiX3,式中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基团,这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力,X代表能够水解的烷氧基(如甲氧基、乙氧基等)。
(3)钛酸酯偶联剂 依据它们独特的分子结构,钛酸酯偶联剂包括四种基本类型:①单烷氧基型 这类偶联剂适用于多种树脂基复合材料体系,尤其适合于不含游离水、只含化学键合水或物理水的填充体系;②单烷氧基焦磷酸酯型 该类偶联剂适用于树脂基多种复合材料体系,特别适合于含湿量高的填料体系;③螯合型 该类偶联剂适用于树脂基多种复合材料体系,由于它们具有非常好的水解稳定性,这类偶联剂特别适用于含水聚合物体系;④配位体型 该类偶联剂用在多种树脂基或橡胶基复合材料体系中都有良好的偶联效果,它克服了一般钛酸酯偶联剂用在树脂基复合材料体系的缺点。
(4)其它偶联剂 锆类偶联剂是含铝酸锆的低分子量的无机聚合物。它不仅可以促进不同物质之间的粘合,而且可以改善复合材料体系的性能,特别是流变性能。该类偶联剂既适用于多种热固性树脂,也适用于多种热塑性树脂。此外还有镁类偶联剂和锡类偶联剂。
❷ 什么是硅烷偶联剂在复合材料中,有何作用
硅烷偶联剂在复合材料中的使用方法,大致可分为以下3种树脂内添加法、整体掺合法及无机材料表面预处理法。
树脂内添加法
将硅烷偶联剂直接或用有机溶剂稀释后与树脂混合。这种内添加法的作用机理是硅烷偶联剂从树脂中迁移到玻璃纤维或其他无机填料的表面,并与其作用。因为树脂中迁移到无机材料表面的硅烷偶联剂量,只相当于填料表面形成单分子层的量,所以硅烷偶联剂的量为树脂量的百分之一以及足够,优势百分之0.2也能得到很好的效果。对于不适用硅烷偶联剂预处理的无机增强材料,或在成形过程中树脂需要搅拌时,这种方法是比较简便和有效的。需要注意的是,由于硅烷偶联剂的加入而引起的树脂增稠、凝胶化现象,有时硅烷偶联剂也是一些树脂的交联剂,故应侧重选择。
整体掺合法
树脂与无机填料混合时,添加硅烷偶联剂,用量为百分之0.2到百分之2.在复合材料的生产中,还要配合其它助剂,要注意混合顺序。硅烷偶联剂在这些助剂添加前先与树脂和填料混合,可以获得更好的效果。为使硅烷偶联剂达到在树脂与填料界面间均匀分散,有时需将配制的基料作一定时间放置处理后使用。
无机材料表面预处理法
无机填料或增强材料用硅烷偶联剂预处理是复合材料生产中普遍采用的方法。在具体做法上,大致可分为湿法处理与干法处理两种。
1.湿法处理
用水或水-醇溶液稀释的硅烷偶联剂,能显著地改进处理效果,处理液中硅烷偶联剂浓度一般为百分之0.1到百分之0.5.处理玻璃纤维时,将经脱脂处理的玻璃纤维泡在处理液中,取出后风干,再110度到120度干燥处理5-10分钟。处理粉体无机填料时。先将填料用水分散成悬浮液状态,再加入硅烷偶联剂水溶液,搅拌后静置,分出水相后干燥处理。
2.干法处理
这是硅胶制品厂普遍采用的一种能在短时间内大量处理无机填料的一种方法,将硅烷偶联剂原液或稀释液加到用V形搅拌器强制搅拌的无机填料中,混合至均匀分散。为使填料表面得到均匀处理,硅烷偶联剂的添加,应在填料搅拌下分批少量加入。处理前,应核对填料所含水分,应有足够是硅烷偶联剂充分水解的量。
❸ 硅烷偶联剂KH151的化学式
通常所说的151是指乙烯基三乙氧基硅烷,CAS为:78-08-0,与之类似的产品是171乙烯基三甲氧基硅烷。他们的功效相似都是有乙烯基三氯硅烷(150)制的。
❹ 什么是硅烷偶联剂
硅烷偶联剂是由美国联合碳化物公司开发的一种化学剂,主要用于玻璃纤维增强塑料。硅烷偶联剂的分子结构式一般为Y-R-Si(OR)3(式中Y一有机官能基,SiOR一硅烷氧基)。硅烷氧基对无机物具有反应性,有机官能基对有机物具有反应性或相容性。因此,当硅烷偶联剂介于无机和有机界面之间,可形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的结合层。 典型的硅烷偶联剂有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-甲氧乙氧基)硅烷)等。
可预先对填料进行表面处理,也可直接加入树脂中。能改善填料在树脂中的分散性及粘合力,改善无机填料与树脂之间的相容性,改善工艺性能和提高填充塑料(包括橡胶)的机械、电学和耐气候等性能。
❺ 什么是硅烷偶联剂,硅烷偶联剂有哪
硅烷偶联剂是其中一种常用的偶联剂。除此以外,还有钛酸酯类偶联剂,WOT-108表面处理剂等。
实际生产中,偶联剂处理是针对填充剂等无机粉体的。在PVC体系中,偶联剂的用处大,填充材料在偶联剂的作用下,能与PVC表现出良好的整体性。有效提高制品的冲击强度等性能。
❻ 硅烷偶联剂KH-550的硅烷偶联剂KH-550
硅烷偶联剂kh-550中文化学名称为:3-氨基丙基三乙氧基硅烷,氨基官能团硅烷,呈碱性。外观为无色或微黄色透明液体,活化度高,通用性强,可溶于有机溶剂,但丙酮、四氯化碳不适宜作稀释剂。可溶于水,在水中水解。
闪点104℃
分子量221.4含量≥97%。
化学结构式 :NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3
CAS:919-30-2
❼ 偶联剂Kh570怎么使用
需加入醋酸作水解催化剂,并将 pH 值调至 3.5~5.5。长链烷基及苯基硅烷由于稳定性较差,不宜配成水溶液使用。
偶联剂KH-570主要用于不饱和聚酯复合材料中,可以提高复合材料机械性能、电气性能、透光性能,特别是能大幅度提高复合材料的湿态性能。 用(含该偶联剂的)浸润处理玻纤,可提高玻纤增强复合材料湿态的机械强度和电气性能。
电线电缆行业,用该偶联剂处理陶土填充过氧化物交联的EPDM体系,改善了消耗因子及比电感容抗。 与醋酸乙烯和丙烯酸或甲基丙烯酸单体共聚,这些聚合物广泛用于涂料、胶粘剂和密封剂中,提供优异的粘合力和耐久性。
(7)树脂硅烷偶联剂的分子式扩展阅读:
使用方法
表面预处理法:将硅烷偶联剂配成 0.5~1%浓度的稀溶液,使用时只需在清洁的被粘表面涂上薄薄的一层,干燥后即可上胶。所用溶剂多为水、醇、或水醇混合物,并以不含氟离子的水及价廉无毒的乙醇、异丙醇为宜。除氨烃基硅烷外,由其它硅烷偶联剂配制的溶液均需加入醋酸作水解催化剂,并将 pH 值调至 3.5~5.5。长链烷基及苯基硅烷由于稳定性较差,不宜配成水溶液使用。
氯硅烷及乙氧基硅烷水解过程中伴随有严重的缩合反应,也不宜配成水溶液或水醇溶液使用,而多配成醇溶液使用。水溶性较差的硅烷偶联剂,可先加入 0.1~0.2%(质量分数)的非离子型表面活性剂,然后再加水加工成水乳液使用。
❽ 硅烷偶联剂
硅烷偶联剂是由硅氯仿(HSiCl3)和带有反应性基团的不饱和烯烃在铂氯酸催化下加成,再经醇解而得。硅烷偶联剂实质上是一类具有有机官能团的硅烷,在其分子中同时具有能和无机质材料(如玻璃、硅砂、金属等)化学结合的反应基团及与有机质材料(合成树脂等)化学结合的反应基团。可用通式Y(CH2)nSiX3表示,此处,n=0~3;X—可水解的基团;Y—有机官能团,能与树脂起反应。X通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等,这些基团水解时即生成硅醇(Si(0H)3),而与无机物质结合,形成硅氧烷,Y是乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基。这些反应基可与有机物质反应而结合。因此,通过使用硅烷偶联剂,可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”,把两种性质悬殊的材料连接在一起。目前,硅烷偶联剂的用途已从玻璃纤维增强塑料(PRP)扩大到玻璃纤维增强热塑性塑料(FRTP)用的玻璃纤维表面处理剂、无机填充物的表面处理剂以及密封剂、树脂混凝土、水交联性聚乙烯、树脂封装材料、壳型造型、轮胎、带、涂料、胶粘剂、研磨材料(磨石)及其它的表面处理剂。
硅烷偶联剂这两类性能互异的基团中,以Y基团最重要、它对制品性能影响很大,起决定偶联剂的性能作用。只有当Y基团能和对应的树脂起反应,才能使复合材料的强度提高。一般要求Y基团要与树脂兼容并能起偶联反应。所以,一定的树脂得选择含适当Y基团的硅烷偶联剂。当Y为无反应性的烷基或芳基时,对极性树脂是不起作用的,但可用于非极性树脂,如硅橡胶、聚苯乙烯等的胶接中。当Y含反应性官能基,要注意它与所用树脂的反应性及兼容性。当Y含氨基时,是属于催化性的,能在酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛的聚合中作催化剂,也可作为环氧和聚氨酯树脂的固化剂,这时偶联剂完全参与反应,形成新键。氨基硅烷类的偶联剂是属于通用型的,几乎能与各种树脂起偶联作用,但聚酯树脂例外。X基团的种类对偶联效果没有影响。因此,根据Y基团中反应基的种类,硅烷偶联剂也分别称为乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷等,这几种有机官能团硅烷是最常用的硅烷偶联剂。
硅烷偶联剂的作用
胶粘剂——提高湿态下的粘合力,耐环境老化性能,填料和树脂的偶联作用,树脂的交联作用。
涂料——提高湿态下的粘合力,耐腐蚀,耐环境老化性能,颜料的分散性,耐磨性能和树脂的交联作用。
橡胶和弹性体——填料和树脂的偶联,改善复合材料的湿态机械强度,韧性,耐磨性能,滚动阻力和湿态下的电气性能和流变性能。
玻璃纤维——玻璃纤维和树脂的偶联,提高复合材料的湿态机械强度,湿态电气性能,并改善玻纤的集束性、保护性和加工性能。
填料的表面处理——提高填料/树脂的偶联作用和填料在热固性和热塑性树脂中的分散性
聚合物的改性——温水交联提高耐环境老化性能。
印刷油墨——提高粘合力和润湿性。
密封剂——提高湿态下的粘合力,填料的分散性,耐环境老化性能和流变性能。
纺织品——令纺织品富有柔软手感和具有防水性,提高染料的粘合力。
铸造——砂/树脂的偶联作用,提高铸造型芯的机械强度。
硅烷偶联剂的应用
硅烷偶联剂的应用一般有三种方法:一是作为骨架材料的表面处理剂;二是加入到粘接剂中;三是直接加入到高分子材料中。从充分发挥其效能和降低成本的角度出发,前两种方法较好。
硅烷偶联剂在胶粘剂工业的具体应用有如下几个方面:
1.在结构胶粘剂中金属与非金属的胶接,若使用硅烷类增粘剂,就能与金属氧化物缩合,或跟另一个硅烷醇缩合,从而使硅原子与被胶物表面紧紧接触。如在丁腈酚醛结构胶中加入硅烷作增粘剂,可以显着提高胶接强度。
2.在胶接玻璃纤维方面国内外已普遍采用硅烷作处理剂。它能与界面发生化学反应,从而提高胶接强度。例如,氯丁胶胶接若不用硅烷作处理剂时,胶接剥离强度为1.07公斤/厘米2,若用氨基硅烷作处理剂,则胶接的剥离强度为8.7公斤/厘米2。
3.橡胶与其它材料的胶接方面,硅烷增粘剂具有特殊的功用。它明显地提高各种橡胶与其它材料的胶接强度。例如:玻璃与聚氨脂橡胶胶接时,若不用硅烷作处理剂,胶的剥离强度为0.224公斤/厘米2,若加硅烷时,剥离强度为7.26公斤/厘米2。
4.本来无法用一般粘接剂解决的粘接问题有时可用硅烷偶联剂解决。如铝和聚乙烯、硅橡胶与金属、硅橡胶与有机玻璃,都可根据化学键理论,选择相应的硅烷偶联剂,得到满意的解决。例如,用乙烯基三过氧化叔丁基硅烷(Y-4310)可使聚乙烯与铝箔相粘合;用丁二烯基三乙氧基硅烷可使硅橡胶与金属的扯离强度达到21.6--22.4公斤/厘米。
一般的粘接剂或树脂配合使用偶联剂后不仅能提高粘合强度,更主要的是增加粘合力的耐水性及耐久性。如聚氨基甲酸酯和环氧树脂对许多材料虽然具有高的粘合力,但粘合的耐久性及耐水性不太理想;加入硅烷偶联剂后,这方面的性能可得到显着的改善。
硅烷偶联剂的其它方面应用
1.使固定化酶附着到玻璃基材表面;
2.油井钻探中防砂;
3.使砖石表面具有憎水性;
4.通过防吸湿作用,使荧光灯涂层具有较高的表面电阻;
5.提高液体色谱柱中有机相对玻璃表面的吸湿性能。
硅烷偶联剂已新开发的重要应用于温水交联聚乙烯、乳液合成和水性涂料、沥青混凝土、毛纺织物处理等等。
❾ 硅烷偶联剂的通式
如图,
此处,n=0~3;X-可水解的基团;Y一有机官能团,能与树脂起反应。X 通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等,这些基团水解时即生成硅醇(Si(OH)3),而与无机物质结合,形成硅氧烷。Y是乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基。这些反应基可与有机物质反应而结合。因此,通过使用硅烷偶联剂,可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”,把两种性质悬殊的材料连接在一起提高复合材料的性能和增加粘接强度的作用。硅烷偶联剂的这一特性最早应用于玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)上,作玻璃纤维的表面处理剂,使玻璃钢的机械性能、电学性能和抗老化性能得到很大的提高,在玻璃钢工业中的重要性早已得到公认。
硅烷偶联剂的用途已从玻璃纤维增强塑料(FRP)扩大到玻璃纤维增强热塑性塑料(FRTP)用的玻璃纤维表面处理剂、无机填充物的表面处理剂以及密封剂、 树脂混凝土、水交联性聚乙烯、树脂封装材料、壳型造型、轮胎、带、涂料、胶粘剂、研磨材料(磨石)及其它的表面处理剂。在硅烷偶联剂这两类性能互异的基团中,以Y基团最重要、它对制品性能影响很大,起决定偶联剂的性能作用。只有当Y基团能和对应的树脂起反应,才能使复合材料的强度提高。一般要求Y基团要与树脂相容并能起偶联反应。