硅烷偶联剂是什么?
偶联剂也称为“架桥剂”。常用于处理无机填充物,如碳酸钙、硫酸钡等。偶联剂应用于塑料体系,可使填料得到活化,从而大幅度提高填充量,减少树脂用量,降低制品成本,提高抗冲强度,抗张强度,同时改善综合加工性能。而硅烷偶联剂是偶联剂的一种。硅烷偶联剂是一类含硅原子的有机化合物,可以用通式YsiX3表示,其中X为烷基或烷氧基,Y为烷基、氧代烷基或氨基、苯基等。
延伸阅读
硅烷偶联剂有哪些用途?
1、线缆行业
硅烷偶联剂在电线电缆中主要是作为交联剂和增粘剂使用,赋予材料的如下性能:
▲ 提高改性后的材料的热形变稳定性和机械强度
▲ 提高改性后的材料的湿态电气性能
▲ 提高改性后的材料的耐化学性
▲ 提高填料的添加量的同时改善加工性
2、玻纤和复合材料
硅烷偶联剂是玻璃纤维增强聚合物的关键成分,玻纤极其亲水,能把水吸附到界面上,如果不用硅烷处理表面,玻璃纤维和树脂之间的结合将变弱,最后导致断裂。
有机硅烷在玻璃纤维中的作用可以归纳为:
(1)在增强复合材料中,改进干、湿态的力学性能 使增强复合材料的电气性能稳定
(2)在玻璃纤维增强材料的制造过程中改进加工特性
(3)在复合材料的制造中提高玻璃纤维的改进处理
(4)增加热绝缘玻璃纤维的弹性和强度
硅烷偶联剂在复合材料中形成化学键的作用:
(1)多层硅烷覆盖,提供最佳的复合材料性能
(2)硅烷与聚合物在界面发生化学反应的效果是最佳的
除了适合线缆行业聚烯烃和有机橡胶弹性体,还有其他很多种类的热塑性树脂可以用硅烷偶联剂来改性。
3、矿物和填充物处理
矿物填充物已经逐渐变成重要的有机聚合物添加剂和改性剂,矿物表面的金属羟基是非常亲水的,并且和有机聚合物不共溶性,烷氧基硅烷天生适合处理矿物的表面,使矿物在聚合物中能与更多的成分共容和更容易分散,甚至是使填充物变成增强添加剂,除了在塑料中应用,硅烷改性的矿物在橡胶,特别是轮胎的应用中也变得越来越重要。
表面具有硅和氢氧化铝的矿物极其容易和硅烷结合,用于填充体系的白炭黑(气相法和沉淀法)、玻璃珠、石英、沙子、滑石粉、云母、粘土和硅灰石使用硅烷偶联剂都非常有效。其他含金属羟基材料,如氢氧化镁、氧化铁、氧化铜和氧化锡反应性一般,但也能获得不错的益处,通常硅烷和炭黑、石墨、碳酸钙的结合能力差。
硅烷处理可以通过以下方式改善矿物改性产品的工艺性能、力学性能和耐久性:
1、增强矿物和聚合物之间的粘合
2、改善矿物对聚合物的浸湿性能
3、促进矿物在聚合物中分散
4、改善电学性能
5、提高机械性能
特定应用中选择适用何种硅烷应该根据所需硅烷的优势特征所决定。所有的烷氧基都可以与矿物填充物表面结合,如果硅烷专为提供表面疏水而设计,那么应选择具有疏水性的硅烷,如甲基、丁基、辛基等。
如果硅烷处理专为在聚合物混合物中矿物共容性而设计,那么硅烷上的有机基团的特征应该和聚合物的化学结构相似(如辛基和长链烷基将有助于矿物在聚烯烃混合物中的共容和分散)。如果硅烷处理为了将填充物结合到聚合物上,那么应该选择有机反应硅烷,从化学特性上讲,它将结合到聚合物存在的反应性位点。
4、橡胶混炼
在橡胶行业,硅烷的独特性质被用于提高性能和改善工艺性能,硅烷在橡胶配方中充当偶联剂和分散剂。
由于在增强型橡胶中使用无机填料取代炭黑带来的好处使硅烷在有机橡胶业中得到了很广泛的应用。
和炭黑相比,白炭黑和其他无机填料能使橡胶获得更优异的物理性质和性能,然而要使非炭黑填料起到作用必须用到硅烷偶联剂。
为了使无机填料和有机弹性体有效结合,硅烷的使用是其中一个关键因素,机理和前面矿物和填料处理类似,甲氧基或者乙氧基将和白炭黑或者粘土表面强力粘结,有机官能团将和橡胶聚合物键合。
硅烷偶联剂的用途?
一.用于玻璃纤维的表面处理,能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能,大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、 电气、抗水、抗气候等性能,即使在湿态时,它对复合材料机械性能的提高,效果也十分显著。
目前,在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍,用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%,其中用 得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。
二.用于无机填料填充塑料。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。
三.用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂,能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。 硅烷偶联剂往往可 以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。
硅烷偶联剂的正确使用范围?
使用范围如下:
1.线缆行业 硅烷偶联剂在电线电缆中主要是作为交联剂和增粘剂使用。
2.玻纤和复合材料 硅烷偶联剂是玻璃纤维增强聚合物的关键成分,玻纤极其亲水。
3.矿物和填充物处理 矿物填充物已经逐渐变成重要的有机聚合物添加剂和改性剂。
4.橡胶混炼 在橡胶行业,硅烷的独特性质被用于提高性能和改善工艺性能。
硅烷偶联剂的各种型号及用途?
硅烷偶联剂A-150,A-151,A-171,A-172,A-1100,A-187,A-174,A-1891,A-189,A-1120硅烷偶联剂KH-550,KH-560,KH-570,KH-580,KH-590,KH-902,KH-903,KH-792用于处理玻璃纤维增强材料,可提高复合材料的湿态机械性能和稳定的电气性能。
用于处理矿物粉末填料,可提高复合材料的机械强度,改善加工性能,增强填料的润湿性和分散性。
用作增粘剂,可作环氧树脂、聚氨脂、氯丁橡胶等胶粘剂和密封剂的增粘剂,可以大大提高树脂对玻璃或金属基材的干态粘接力,改善湿态粘接保持率。
用于橡胶加工,可提高无机填料在橡胶中的分散性,改善橡胶的物理电气性能和综合加工工艺性能。
什么是硅烷偶联剂kh-560?
一、硅烷偶联剂KH560,本品为无色透明液体,易溶于多种有机溶剂中,易水解,缩合形成聚硅氧烷,过热,光照、过氧化物存在下易聚合
二、KH550,可溶于有机溶剂,但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂,可溶于水。在水中水解,呈碱性
三、KH-550属于氨基硅烷,主要用于无机填充的表面处理,如碳酸钙。也可用于玻璃纤维的表面处理 四、KH-560属于环氧基硅烷,主要用作增强剂的表面处理、无机填料的表面处理,如滑石粉、陶土、石英、氢氧化铝、云母、玻璃微珠、硅灰石、白炭黑等 五、KH-570属于甲基丙烯酰氧基官能团硅烷,主要用于处理玻纤,提高制品的强度。
硅烷偶联剂的使用方法?
硅烷偶联剂使用方法:
1.表面处理法
通过硅烷偶联剂将无机物与聚合物两界面连结在一起,以获得最佳的润湿值与分散性。
将硅烷偶联剂成稀溶液,以利与被处理表面进行充分接触。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.
氨基硅烷偶联剂,直接配置水溶液,PH在9~11.氨基官能团有助于硅烷在水溶液变得更加稳定。
其他类的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。
首先由95%的EtOH及5%的H2O配成醇一水溶液,加入AcOH使pH为4.5-5.5。搅拌下加入硅尝偶联剂使浓度达2%,水解5min后,即生成含Si-OH的水解物。配好处理液后,可通过浸渍、喷雾或刷涂等方法处理。
(1)将乙酸加入水中制备最终浓度为0.1~2%的水溶液。如果硅烷溶解性更好,推荐使用更低浓度的乙酸溶液。
(2)将硅烷偶联剂滴入乙酸水溶液并混合至最终浓度为0.1~2.0%。缓慢滴加硅烷,快速搅拌水溶液,这样可以防止生成凝胶。
(3)加入硅烷以后,需要继续振动30~60分钟直到溶液变成完全透明,表明硅烷已经完全水解。
(4)如果出现固体杂质,推荐进行过滤。如果硅烷溶液连续不断地使用,用低于0.5μ的筛子进行环循过滤。
(5)在有水存在的条件下,硅烷醇通常是不稳定的,但它在弱酸溶液中更加稳定。
先将硅烷通过控制水解制成水解物而用作表面处理剂。此法可获得比纯硅烷溶液更佳的处理效果。
2.整体掺混法
整体掺混法是在填料加入前,将硅烷偶联剂原液混入树脂或聚合物内。树脂或聚合物不得过早与硅烷偶联剂反应,以免降低其增黏效果。硅烷偶联掺入树脂后,须放置一段时间,以完成迁移过程,而后再进行固化,方能获得较佳的效果。