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硅烷偶聯(lián)劑的使用注意事項
(一)硅烷偶聯(lián)劑具有選擇性,并非一種偶聯(lián)劑便可適用于任何體系,而是需要匹配,除了按照偶聯(lián)劑的有機活性官能團與聚合物的反應性選擇外,還要考慮體系的酸堿性。氨基硅烷偶聯(lián)劑適用于環(huán)氧、酚醛、三聚氰胺、聚氨酯、脲醛、氯丁橡膠等膠黏劑;環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑適用于環(huán)氧、聚氨酯、聚硫橡膠等;KH-570適用于丙烯酸樹脂(瞬干膠、SGA、厭氧膠等)、不飽和聚酯聚酯樹脂等膠;KH-580、KH-590適用于環(huán)氧、聚硫、硅橡膠等;A-1160適用于酚醛、聚脲、脲醛等膠黏劑。偶聯(lián)劑具有一定的酸或堿性,膠黏劑中聚合物和填料也有一定的酸、堿性,如果酸堿配伍則有較好的偶聯(lián)效果。經(jīng)試驗測定,KH-550堿性較強,ND-42接近中性,KH-560呈弱酸性。環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、不飽和聚酯、丁晴橡膠、氯丁橡膠、PVB、CPVC呈弱酸性;尼龍、尿醛樹脂、蜜胺樹脂顯堿性。無機填料二氧化硅為酸性,輕質(zhì)碳酸鈣為堿性,氧化鋁為弱酸性。
(二)硅烷偶聯(lián)劑真正起作用的是緊密吸附在被粘物或填充劑表面的1~3個偶聯(lián)劑的分子層,尤以單分子層厚度最佳。直接添加于膠黏劑中的硅烷偶聯(lián)劑的適宜量為樹脂或橡膠的質(zhì)量分數(shù)1%~3%。對于性能要求較高的粘結(jié),可用質(zhì)量分數(shù)0.5~1%硅烷偶聯(lián)劑的乙醇溶液處理被粘物水洗后干燥再涂膠粘接,效果最為理想。如果硅烷偶聯(lián)劑用量過多,水解后的硅醇不能完全與被粘表面反應,積累在表面,成為隔離區(qū),影響已與表面結(jié)合的偶聯(lián)劑再與膠黏劑偶聯(lián)。因此用量太多,反而有害無益。
(三)硅烷偶聯(lián)劑的水解反應是實現(xiàn)偶聯(lián)作用的基本條件,必須控制好溶液的組成、pH值和攪拌時間,以保證水解反應完全、蘇姐產(chǎn)物穩(wěn)定。一般是在酸性容易讓中進行水解。
(四)配置硅烷偶聯(lián)劑水溶液時,無需使用去離子水,更不能使用含氟離子水。
(五)水解產(chǎn)物易縮聚的硅烷偶聯(lián)劑,易從容易中析出沉淀物,應現(xiàn)配先用,一旦出現(xiàn)白色沉淀物,則不能繼續(xù)使用。
(六)幾種硅烷偶聯(lián)劑的并用,能適合不同粘接體系所需要的多種官能團,且有調(diào)節(jié)控制水解速度和反應活性,可獲得最佳的粘接強度和耐久性。
(七)處理無機填料的硅烷偶聯(lián)劑用量可按填料的質(zhì)量分數(shù)的1%左右計算,并應保證硅烷偶聯(lián)劑水解反應的最低水量。每水解1g硅烷偶聯(lián)劑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與KH-560并用具有協(xié)同增效型。二者的活性基團相互作用所得-NH基,可與環(huán)氧基團進一步反應,形成更大的交聯(lián)網(wǎng)絡結(jié)構,從而使性能更加提高。
(九)常用的KH-550硅烷偶聯(lián)劑屬于自催化型偶聯(lián)劑,在水溶液中呈堿性,遇水后幾乎全部水解,氨能催化硅醇加速縮聚成不溶聚合物,而使溶液混濁,但KH-550的稀水溶液較穩(wěn)定,原因是水解后產(chǎn)生的硅醇與氨基發(fā)生環(huán)化作用形成內(nèi)氫鍵的七元環(huán),減慢了縮聚反應進行。
(十)若處理金屬、玻璃、陶瓷表面時,宜用質(zhì)量分數(shù)0.5%~2%的硅烷偶聯(lián)劑醇(甲醇、乙醇或異丙醇)溶液,采用浸泡、刷涂或噴涂等方法處理。根據(jù)基材的形狀和性能、既可隨即干燥固化,也可于80~180℃保持1~5min干燥固化。
(十一)硅烷偶聯(lián)劑用于處理無機填料,對石英粉、白炭黑、空心玻璃微珠等效果最好;套圖和氫氧化鋁次之。對不含水的碳酸鈣效果欠佳。
(十二)配制雙組份無溶劑環(huán)氧膠黏劑若使用氨基硅烷偶聯(lián)劑(KH-550、KH-580、KH-590、KH-602、KH-792、ND-42、ND-73)不能加入到主劑之中,因為氨基和巰基能與環(huán)氧樹脂緩慢反應影響貯存期;如果使用環(huán)氧基硅烷偶聯(lián)劑如KH-560等,不能加入固化劑組分內(nèi),也有報道,主劑和固化劑都可以加入適量的硅烷偶聯(lián)劑。
(十三)一般的硅烷偶聯(lián)劑有機活性官能團與聚乙(丙)烯、聚苯丙烯、ABS等熱塑性聚合物缺乏反應性,幾乎無偶聯(lián)效果,而疊氮硅烷可用于作熱塑性聚合物的有效偶聯(lián)劑。
(十四)常用的硅烷偶聯(lián)劑如KH-550、KH-560等,主要用于無溶劑型和溶劑型膠黏劑,而對于水性膠黏劑因為水溶性和穩(wěn)定性不好,改性效果較差,宜用水性硅烷偶聯(lián)劑,如KH-450、KH-460、KH-567、EBC等。
(十五)丙烯酸酯密封膠中加入質(zhì)量分數(shù)0.25%的KH-560硅烷偶聯(lián)劑,可以提高對玻璃和木材的濕態(tài)和干態(tài)剝離強度。
在透明丙烯酸酯密封膠中加入KH-570硅烷偶聯(lián)劑,可提高粘接力和耐水性。
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