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硅烷偶联剂的使用注意事项


(一)硅烷偶联剂具有选择性,并非一种偶联剂便可适用于任何体系,而是需要匹配,除了按照偶联剂的有机活性官能团与聚合物的反应性选择外,还要考虑体系的酸碱性。氨基硅烷偶联剂适用于环氧、酚醛、三聚氰胺、聚氨酯、脲醛、氯丁橡胶等胶黏剂;环氧基硅烷偶联剂适用于环氧、聚氨酯、聚硫橡胶等;KH-570适用于丙烯酸树脂(瞬干胶、SGA、厌氧胶等)、不饱和聚酯聚酯树脂等胶;KH-580、KH-590适用于环氧、聚硫、硅橡胶等;A-1160适用于酚醛、聚脲、脲醛等胶黏剂。偶联剂具有一定的酸或碱性,胶黏剂中聚合物和填料也有一定的酸、碱性,如果酸碱配伍则有较好的偶联效果。经试验测定,KH-550碱性较强,ND-42接近中性,KH-560呈弱酸性。环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、不饱和聚酯、丁晴橡胶、氯丁橡胶、PVB、CPVC呈弱酸性;尼龙、尿醛树脂、蜜胺树脂显碱性。无机填料二氧化硅为酸性,轻质碳酸钙为碱性,氧化铝为弱酸性。
(二)硅烷偶联剂真正起作用的是紧密吸附在被粘物或填充剂表面的1~3个偶联剂的分子层,尤以单分子层厚度最佳。直接添加于胶黏剂中的硅烷偶联剂的适宜量为树脂或橡胶的质量分数1%~3%。对于性能要求较高的粘结,可用质量分数0.5~1%硅烷偶联剂的乙醇溶液处理被粘物水洗后干燥再涂胶粘接,效果最为理想。如果硅烷偶联剂用量过多,水解后的硅醇不能完全与被粘表面反应,积累在表面,成为隔离区,影响已与表面结合的偶联剂再与胶黏剂偶联。因此用量太多,反而有害无益。
(三)硅烷偶联剂的水解反应是实现偶联作用的基本条件,必须控制好溶液的组成、pH值和搅拌时间,以保证水解反应完全、苏姐产物稳定。一般是在酸性容易让中进行水解。
(四)配置硅烷偶联剂水溶液时,无需使用去离子水,更不能使用含氟离子水。
(五)水解产物易缩聚的硅烷偶联剂,易从容易中析出沉淀物,应现配先用,一旦出现白色沉淀物,则不能继续使用。
(六)几种硅烷偶联剂的并用,能适合不同粘接体系所需要的多种官能团,且有调节控制水解速度和反应活性,可获得最佳的粘接强度和耐久性。
(七)处理无机填料的硅烷偶联剂用量可按填料的质量分数的1%左右计算,并应保证硅烷偶联剂水解反应的最低水量。每水解1g硅烷偶联剂KH-560需水0.23g;KH-570  0.22g;KH-580  0.28g;KH-590  0.25g;A-151  0.28g;A-171  0.27g。
(八)KH-550与KH-560并用具有协同增效型。二者的活性基团相互作用所得-NH基,可与环氧基团进一步反应,形成更大的交联网络结构,从而使性能更加提高。
 
 
(九)常用的KH-550硅烷偶联剂属于自催化型偶联剂,在水溶液中呈碱性,遇水后几乎全部水解,氨能催化硅醇加速缩聚成不溶聚合物,而使溶液混浊,但KH-550的稀水溶液较稳定,原因是水解后产生的硅醇与氨基发生环化作用形成内氢键的七元环,减慢了缩聚反应进行。
(十)若处理金属、玻璃、陶瓷表面时,宜用质量分数0.5%~2%的硅烷偶联剂醇(甲醇、乙醇或异丙醇)溶液,采用浸泡、刷涂或喷涂等方法处理。根据基材的形状和性能、既可随即干燥固化,也可于80~180℃保持1~5min干燥固化。
(十一)硅烷偶联剂用于处理无机填料,对石英粉、白炭黑、空心玻璃微珠等效果最好;套图和氢氧化铝次之。对不含水的碳酸钙效果欠佳。
 
(十二)配制双组份无溶剂环氧胶黏剂若使用氨基硅烷偶联剂(KH-550、KH-580、KH-590、KH-602、KH-792、ND-42、ND-73)不能加入到主剂之中,因为氨基和巯基能与环氧树脂缓慢反应影响贮存期;如果使用环氧基硅烷偶联剂如KH-560等,不能加入固化剂组分内,也有报道,主剂和固化剂都可以加入适量的硅烷偶联剂。
(十三)一般的硅烷偶联剂有机活性官能团与聚乙(丙)烯、聚苯丙烯、ABS等热塑性聚合物缺乏反应性,几乎无偶联效果,而叠氮硅烷可用于作热塑性聚合物的有效偶联剂。
(十四)常用的硅烷偶联剂如KH-550、KH-560等,主要用于无溶剂型和溶剂型胶黏剂,而对于水性胶黏剂因为水溶性和稳定性不好,改性效果较差,宜用水性硅烷偶联剂,如KH-450、KH-460、KH-567、EBC等。
(十五)丙烯酸酯密封胶中加入质量分数0.25%的KH-560硅烷偶联剂,可以提高对玻璃和木材的湿态和干态剥离强度。
在透明丙烯酸酯密封胶中加入KH-570硅烷偶联剂,可提高粘接力和耐水性。

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