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硅烷偶聯劑的作用機理及應用范圍
作用機理
硅烷偶聯劑在兩種不同性質材料之間的界面作用機理已有多種解釋,如化學鍵理論、可逆平衡理論和物理吸附理論等。但是,界面現象非常復雜,單一的理論往往難以充分說明。
通常情況下,化學鍵合理論能夠較好地解釋硅烷偶聯劑同無機材料之間地作用。根據這一理論,硅烷偶聯劑在不同材料界面的偶聯過程是一個復雜的液固表面物理化學過程。首先,硅烷偶聯劑的粘度及表面張力低,潤濕能力較高,對玻璃、陶瓷及金屬表面的接觸角小,可在其表面迅速鋪展開,使無機材料表面被硅烷偶聯劑潤濕;其次,一旦硅烷偶聯劑在其表面鋪展開,材料表面被浸潤,硅烷偶聯劑分子上的兩種基團便分別向極性相近的表面擴散,由于大氣中的材料表面總吸附著薄薄的水層,一端的烷氧基便水解成硅羥基,取向于無機材料表面,同時與材料表面的羥基發生水解縮聚反應;有機基團則取向于有機材料表面,在交聯固化中,二者發生化學反應,從而完成了異種材料間的偶聯過程。
應用范圍
硅烷偶聯劑的應用十分廣泛,歸納起來有以下幾方面。
1 用作表面處理劑
主要用于玻璃纖維的表面處理,能改善玻璃纖維和樹脂的粘接性能,大大提高玻璃纖維增強復合材料的強度、電氣、耐水、耐候等性能;即使在濕態,也能顯著提高復合材料的機械性能。
2 用于無機填料填充塑料
可預先對填料進行表面處理,也可直接加入素質中。能改善填料在樹脂中的分散性及粘接力,改 善工藝性能和提高填充塑料(包括橡膠)的機械、電氣和耐候等性能。
3 用作密封劑、膠粘劑和涂料的增粘劑 能提高密封劑、粘接劑和涂料的粘接強度、耐水性、耐高溫、耐氣候等性能。
4 用作粘合促進劑
用于難粘材料聚烯烴(如PE,PP)和特種橡膠 (如硅橡膠、EPR、CR、氟橡膠)的粘合促進劑。
5 用作紡織助劑
與有機硅乳液并用,可提高貿紡織品的服用性能,試織物具有柔軟、豐滿、回彈性好、防皺挺刮、防水抗靜電、耐洗、穿著舒適等優點。
6 用于生化、環保方面
硅烷偶聯劑是制備硅樹脂固胰酶載體的重要原料。并可使固化酶不溶于水,未失活的固相酶經過濾后還可繼續使用,不僅提高了生物酶的利用率,還能避免造成污染和浪費。
7 用于“假牙”成型 國內牙科中“假牙”,一般系用改性甲基丙烯酸酯類聚合物與填料制成。為提高它們之間粘合力,以提高“假牙”的強度和剛度,在其未固化前,配方中加入KH-570硅烷偶聯劑。
除此之外,硅烷偶聯劑還廣泛用作防水劑、交聯劑、金屬的防腐劑、玻璃和陶瓷的保護劑、纖維和皮革的整理劑以及石油開發和運輸的助劑。某些偶聯劑(如-氨丙基三乙氧基硅烷、-氯丙基三乙氧基硅烷)遇明火不燃,還可作為助燃劑等。
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