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硅烷偶联剂的作用机理及应用范围


作用机理

硅烷偶联剂在两种不同性质材料之间的界面作用机理已有多种解释,如化学键理论、可逆平衡理论和物理吸附理论等。但是,界面现象非常复杂,单一的理论往往难以充分说明。
通常情况下,化学键合理论能够较好地解释硅烷偶联剂同无机材料之间地作用。根据这一理论,硅烷偶联剂在不同材料界面的偶联过程是一个复杂的液固表面物理化学过程。首先,硅烷偶联剂的粘度及表面张力低,润湿能力较高,对玻璃、陶瓷及金属表面的接触角小,可在其表面迅速铺展开,使无机材料表面被硅烷偶联剂润湿;其次,一旦硅烷偶联剂在其表面铺展开,材料表面被浸润,硅烷偶联剂分子上的两种基团便分别向极性相近的表面扩散,由于大气中的材料表面总吸附着薄薄的水层,一端的烷氧基便水解成硅羟基,取向于无机材料表面,同时与材料表面的羟基发生水解缩聚反应;有机基团则取向于有机材料表面,在交联固化中,二者发生化学反应,从而完成了异种材料间的偶联过程。

应用范围

硅烷偶联剂的应用十分广泛,归纳起来有以下几方面。 
1 用作表面处理剂 
主要用于玻璃纤维的表面处理,能改善玻璃纤维和树脂的粘接性能,大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、耐水、耐候等性能;即使在湿态,也能显著提高复合材料的机械性能。

2 用于无机填料填充塑料 
可预先对填料进行表面处理,也可直接加入素质中。能改善填料在树脂中的分散性及粘接力,改 善工艺性能和提高填充塑料(包括橡胶)的机械、电气和耐候等性能。

3 用作密封剂、胶粘剂和涂料的增粘剂 能提高密封剂、粘接剂和涂料的粘接强度、耐水性、耐高温、耐气候等性能。

4 用作粘合促进剂 
用于难粘材料聚烯烃(如PE,PP)和特种橡胶 (如硅橡胶、EPR、CR、氟橡胶)的粘合促进剂。

5 用作纺织助剂 
与有机硅乳液并用,可提高贸纺织品的服用性能,试织物具有柔软、丰满、回弹性好、防皱挺刮、防水抗静电、耐洗、穿着舒适等优点。

6 用于生化、环保方面 
硅烷偶联剂是制备硅树脂固胰酶载体的重要原料。并可使固化酶不溶于水,未失活的固相酶经过滤后还可继续使用,不仅提高了生物酶的利用率,还能避免造成污染和浪费。

7 用于“假牙”成型 国内牙科中“假牙”,一般系用改性甲基丙烯酸酯类聚合物与填料制成。为提高它们之间粘合力,以提高“假牙”的强度和刚度,在其未固化前,配方中加入KH-570硅烷偶联剂

    除此之外,硅烷偶联剂还广泛用作防水剂、交联剂、金属的防腐剂、玻璃和陶瓷的保护剂、纤维和皮革的整理剂以及石油开发和运输的助剂。某些偶联剂(如-氨丙基三乙氧基硅烷、-氯丙基三乙氧基硅烷)遇明火不燃,还可作为助燃剂等。

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