硅烷偶联剂质量分数对乳液和胶膜性能的影响

自乳化PU是在PU分子链上引入亲水性基团（本研究采用DMPA的—COOH为亲水基团），硅烷偶联剂通过亲水性基团的亲水性使PU分子分散在水中形成稳定的分散体，多胺基则与残留异氰酸酯发生反应而扩链，硅烷偶联剂的硅氧基团发生水解缩聚而使体系交联，在后扩链的同时实现体系的内交联，不影响预聚物的分散。表1总结了所合成的有机硅改性水性聚氨酯乳液的基本性能。由表1可见，随着硅烷偶联剂质量分数的增加，乳液由几乎透明的液体逐渐变为白色，乳液平均粒径逐渐增大。同时，除硅烷偶联剂质量分数8.9％的外，乳液都保持了良好的分散稳定性。
不同硅烷偶联剂质量分数下所合成的改性水性聚氨酯乳液的乳胶粒形态结构的TEM照片，放大倍数均为10万倍。所有的乳液中乳胶粒都呈不规则的形状，不加硅烷偶联剂的情况下，乳胶粒的粒径很小（粒径仪测定结果47nm），团聚明显；硅烷偶联剂质量分数为1.9％的情况也类似，乳胶粒的粒径不大（57nm），也有团聚现象；硅烷偶联剂质量分数为7.6％时，基本呈球形的乳胶粒增多，粒径也明显增大
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，可以显著提高胶接强度。 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在橡胶与其他材料的胶接方面，硅烷偶联剂具有特殊的功用。它明显地提高各种橡胶与其它材料的胶接强度。例如，玻璃与聚氨酯橡胶胶接时，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，剥离强度则为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一4310）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2。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著的改善