硅烷偶联剂GX-560在环氧防腐涂料中的应用解决方案

硅烷偶联剂GX-560在环氧防腐涂料中的应用解决方案

用硅烷偶联剂GX-560对环氧防腐涂料进行改性,制得了具有优异防腐功能的新型环氧涂料。研究了GX-560偶联剂对环氧防腐涂料附着力和耐盐雾腐蚀性能的影响,确定了GX-560偶联剂的最佳用量。结果表明当颜填料和有机溶剂经脱水处理,GX-560偶联剂的用量为1%时,可较大幅度地提高环氧涂料的附着力和耐盐雾腐蚀性能,此时环氧涂料的拉开法附着力为16.3MPa,耐盐雾腐蚀达720h。

硅烷偶联剂是一种能改善聚合物对无机底材附着力的化合物。其一端含有易于水解的基团(甲氧基和乙酰基等),可与金属基体表面的羟基或水反应,另一端含有可与树脂发生反应的有机官能团(环氧基或氨基等)。所以有机硅烷偶联剂具有双重反应性,既能与聚合物反应,又能与无机物反应,并横跨界面形成牢固的共价键,使材料的附着力和耐久性得到改善

环氧防腐涂料是一类耐腐蚀性能优异的防护涂料,已广泛应用到工业防腐的各个领域。对金属基体的附着力和耐盐雾腐蚀性是评价环氧防腐涂料性能优劣的两个重要技术指标,如何进一步改善和提高环氧防腐涂料对金属基体的附着力和耐盐雾腐蚀性,减少因金属腐蚀给国民经济带来的巨大损失,已成为工业防腐领域的一项重要研究课题。本文通过选用GX-560硅烷偶联剂对环氧防腐涂料进行改性应用研究,制得了具有优良附着力和耐盐雾腐蚀性能的新型环氧涂料。

主要原材料

硅烷偶联剂GX-560,含量98%,安徽硅宝翔飞有机硅新材料有限公司;分散剂;工业级,德国毕克公司;磷酸锌:工业级,保定龙源公司;三聚磷酸铝:工业级,广西化工研究院;防沉剂:化学纯,台湾德谦公司;混合溶剂:工业级,自配;胺固化剂:工业级,美国壳牌公司,环氧树脂:工业级,岳阳巴林石化公司。

颜填料的脱水处理:将配方量的颜填料放在干燥器皿中,在100℃的烘箱内烘焙2h后,密封待用。

有机溶剂的脱水处理:在装有自配混合溶剂的三口烧瓶中加入一定量的无水CaCl2,分散20min后静置2h,再将溶剂过滤,密封待用。

环氧防腐涂料的配制

按配方量称取环氧树脂、硅烷偶联剂、分散剂和混合溶剂,分散均匀,加入颜填料,高速分散30min后研磨至细度≤30μm。在制成的漆料中加入其他剩余助剂和适量的

混合溶剂,调整黏度100~120s(涂4#杯),过滤出料。所制得的漆料组分与固化剂组分按6∶1的比例(质量比)配制成环氧防腐底漆。

性能测试

将按GB/T1727—1992的要求涂料喷涂于试板上,按GB/T5210—1985涂层附着力的测试法(拉开法)测试附着力,按GB/T1771—1991测试耐盐雾性能(板面要求划叉)。

结果与讨论

硅烷偶联剂对涂膜附着力的影响

硅烷偶联剂能够显著提高涂膜的内聚力以及对金属基体的附着力。有机硅偶联剂的通式为X3Si(CH2)n Y,X基团是易水解的基团,可与金属基体表面的羟基或水反应;Y 基团是选择与树脂发生反应的有机官能团[2]。对于WD-60偶联剂,Y基团为环氧基官能团。干净的钢板基体表面不是铁,而是水合氧化铁,反应性硅烷偶联剂的X基团和金属基体表面的羟基(或表面的水层)形成氢键,然后缩聚而成氧丙环键,这样在湿态条件下,有机材料对无机底材具有很高的粘接强度。

硅烷偶联剂与金属基体的相互作用

当选用硅烷偶联剂GX-560时,其用量对环氧防腐涂料与基材的拉开法附着力影响,随着GX-560偶联剂用量的增加,涂膜与基材的附着力逐渐增大。用量为1.0%时附着力达到最大值,然后趋于稳定。此时涂膜的附着力由12.2MPa提高到16.3MPa。这是由于GX-560偶联剂除了与金属基体表面化学成键外,它的环氧官能团还与胺类固化剂发生了有限的共聚反应,与环氧树脂固化体系形成互穿聚合物网络结构,极大地提高了漆膜的内聚力。当GX-560偶联剂用量增加时,界面的IPN结构也在增加,漆膜的内聚力随之升高,而达到一定量(1.0%)后,由于无机金属基体表面的羟基数量有限,

GX-560偶联剂与金属基体形成的氢键和氧丙环键达到一个最大值,使得拉开强度也达到最大值后趋于稳定。

硅烷偶联剂对涂膜耐盐雾腐蚀性能的影响

在硅烷偶联剂GX-560的加入量为1.0%的条件下,考察环氧防腐涂料添加偶联剂前后的耐盐雾腐蚀性能。

喷有环氧防腐涂料的冷轧钢板经过600h的中性盐雾试验后,未添加GX-560偶联剂的配方划叉处锈蚀严重(锈蚀宽度>2mm,不合格),而添加GX-560偶联剂的配方划叉处仅轻微锈蚀(锈蚀宽度约为1mm)。其主要原因有两个方面:首先是进行盐雾试验时,

漆膜在一定温度下浸水后由于吸水起增塑作用,涂层产生松弛现象,添加GX-560偶联剂后,漆膜与底材的附着力提高,涂层浸水后其附着点并不因涂层松弛而移动,仍固定于原附着点,即湿附着力良好。另一方面,由于GX-560偶联剂上的环氧基团和胺类固化剂发生交联反应,使环氧涂层体系中产生IPN结构,进一步提高了涂层的致密度,大大降低了水、氧和无机离子的透过速率,有效地减缓了腐蚀因子对底材的腐蚀。所以添加GX-560偶联剂后,环氧防腐涂料的耐盐雾腐蚀性能得到了较大提高。

涂料含水量对涂料性能的影响

硅烷偶联剂具有较高的潮气敏感性,易水解生成硅醇(Si—OH),并自缩合形成硅氧烷低聚物,导致硅烷偶联剂的活性丧失。所以在应用于溶剂型防护涂料时,色漆组分必须是干燥的,对溶剂的选择也要小心,不能含水。

一般工业级有机溶剂均含有微量水分,无机颜填料也会因为受潮含有一定量水分,

本研究通过对所用原材料进行脱水处理,研究了涂料中水分对涂料性能的影响。

涂料水分含量对涂料性能的影响

当原材料经脱水处理,添加硅烷偶联剂GX-560后,环氧防腐涂料具有最佳的附着力和耐盐雾腐蚀性能。试验验证了涂料中水分的存在可导致硅烷偶联剂的活性丧失。当原材料未经脱水处理时,在环氧防腐涂料中添加GX-560偶联剂后,其耐盐雾腐蚀性能还略有下降,可能是GX-560偶联剂水解自缩合形成的硅氧烷低聚物残留在涂膜中起着塑性作用,降低了涂膜的交联密度,在盐雾试验条件下,塑性的硅氧烷低聚物便形成腐蚀点,导致涂膜耐盐雾腐蚀性能下降。

结语

硅烷偶联剂GX-560能够显著提高环氧防腐涂料的对基材的附着力和耐盐雾腐蚀性能。当原材料经脱水处理,硅烷偶联剂GX-560的用量为1.0%时,涂膜对基材的拉开法附着力为16.3MPa,耐盐雾腐蚀时间达720h。

硅烷偶联剂的使用(完整篇)

硅烷偶联剂的使用(完整篇) 一、选用硅烷偶联剂的一般原则 已知,硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X,而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-Y。因此,对于不同基材或处理对象,选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选,并应在既有经验或规律的基础上进行。例如,在一般情况下,不饱和聚酯多选用含CH2=CMeCOO、Vi及 CH2-CHOCH2O-的硅烷偶联剂;环氧树脂多选用含CH2-CHCH2O及H2N-硅烷偶联剂;酚醛树脂多选用含H2N-及H2NCONH-硅烷偶联剂;聚烯烃选用乙烯基硅烷;使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接可度受到一系列因素的影响,诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而,光靠试验预选有时还不够精确,还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本,硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用;对于难黏材料,还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。硅烷偶联剂用作增黏剂时,主要是通过与聚合物生成化学键、氢键;润湿及表面能效应;改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕3种体系:即(1)无机材料对有机材料;(2)无机材料对无机材料;(3)有机材料对有机材料。对于第一种黏接,通常要求将无机材料黏接到聚合物上,故需优先考虑硅烷偶联剂中Y与聚合物所含官能团的反应活性;后两种属于同类型材料间的黏接,故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。 二、使用方法 如同前述,硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料。后者经硅烷偶联剂处理,即可将其亲水性表面转变成亲有机表面,既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化,还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性,通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合。但是,硅烷偶联剂的使用效果,还与硅烷偶联剂的种类及用量、基材的特征、树脂或聚合物的性质以及应用的场合、方法及条件等有关。本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法,即表面处理法及整体掺混法。前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面;后法是将硅烷偶联剂原液或溶液,直接加入由聚合物及填料配成的混合物中,因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系。 1、硅烷偶联剂用量计算 被处理物(基体)单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖,需先测定基体的Si-OH含量。已知,多数硅质基体的Si-OH含是来4-12个/μ㎡,因而均匀分布时,1mol硅烷偶联剂可覆盖约7500m2的基体。具有多个可水解基团的硅烷偶联剂,由于自身缩合反应,多少要影响计算的准确性。若使用Y3SiX处理基体,则可得到与计算值一致的单分子层覆盖。但因Y3SiX价昂,且覆盖耐水解性差,故无实用价值。此外,基体表面的Si-OH数,也随加热条件而变化。例如,常态下Si-OH数为5.3个/μ㎡硅质基体,经在400℃或800℃下加热处理后,则Si-OH值可相应降为2.6个/μ㎡或<1个/μ㎡。反之,使用湿热盐酸处理基体,则可得到高Si-OH含量;使用碱性洗涤剂处理基体表面,则可形成硅醇阴离子。硅烷偶联剂的可润湿面积(WS),是指1g硅烷偶联剂的溶液所能覆盖基体的面积(㎡/g)。若将其与含硅基体的表面积值(㎡/g)关连,即可计算出单分子层覆盖所需的硅烷偶联剂用量。以处理填料为例,填料表面形成单分子

硅烷偶联剂的使用说明资料

硅烷偶联剂的使用说 明

硅烷偶联剂使用说明 一、选用硅烷偶联剂的一般原则 已知,硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X,而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-Y。因此,对于不同基材或处理对象,选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选,并应在既有经验或规律的基础上进行。例如,在一般情况下,不饱和聚酯多选用含CH2=CMeCOO、Vi及CH2-CHOCH2O-的硅烷偶联剂;环氧树脂多选用含CH2-CHCH2O及H2N-硅烷偶联剂;酚醛树脂多选用含H2N-及H2NCONH-硅烷偶联剂;聚烯烃多选用乙烯基硅烷;使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接可度受到一系列因素的影响,诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而,光靠试验预选有时还不够精确,还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本,硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用;对于难黏材料,还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。 硅烷偶联剂用作增黏剂时,主要是通过与聚合物生成化学键、氢键;润湿及表面能效应;改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕3种体系:即(1)无机材料对有机材料;(2)无机材料对无机材料;(3)有机材料对有机材料。对于第一种黏接,通常要求将无机材料黏接到聚合物上,故需优先考虑硅烷偶联剂中Y与聚合物所含官能团的反应活性;后两种属于同类型材料间的黏接,故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。 二、使用方法 如同前述,硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料。后者经硅烷偶联剂处理,即可将其亲水性表面转变成亲有机表面,既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化,还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性,通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合。但是,硅烷偶联剂的使用效果,还与硅烷偶联剂的种类及用量、基材的特征、树脂或聚合物的性质以及应用的场合、方法及条件等有关。本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法,即表面处理法及整体掺混法。前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面;后法是将硅烷偶联剂原液或溶液,直接加入由聚合物及填料配成的混合物中,因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系。 1、硅烷偶联剂用量计算 被处理物(基体)单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖,需先测定基体的Si-OH含量。已知,多数硅质基体的Si-OH含是来4-12个 /μ㎡,因而均匀分布时,1mol硅烷偶联剂可覆盖约7500m2的基体。具有多个可水解基团的硅烷偶联剂,由于自身缩合反应,多少要影响计算的准确性。若使用 Y3SiX处理基体,则可得到与计算值一致的单分子层覆盖。但因Y3SiX价昂,且覆

硅烷偶联剂kh

硅烷偶联剂kh570 一、概述: 偶联剂kh570是一类具有两不同性质官能团的物质,它们分子中的一部分官能团可与有机分子反应,另一部分官能团可与无机物表面的吸附水反应,形成牢固的粘合。偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应,又能与基体树脂反应,在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层,界面层能传递应力,从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度,提高了复合材料的性能,同时还可以防止不与其它介质向界面渗透,改善了界面状态,有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。 化学名称:γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷 化学结构式:CH3CCH2COO(CH2)3Si(OCH3)3 对应牌号:中科院KH-570、美国联碳公司A-174、美国道康宁公司Z-603、日本信越公司KBM-503 典型特征:偶联剂570为甲基丙烯酰氧基官能团硅烷,外观为无色或微黄透明液体,溶于丙酮、苯、乙醚、四氯化碳,与水反应。沸点为255℃,密度P25'g/m1:1.040,折光率ND:1.429,闪点:88℃,含量为≥97% 二、应用领域: 1、用于玻璃纤维的表面处理,能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能,大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能,即使在湿态时,它对复合材料机械性能的提高,效果也十分显着。目前,

在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍,用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%,其中用得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。 2、用于无机填料填充塑料。可预先对填料进行表面处理,也可直接加入树脂中。能改善填料在树脂中的分散性及粘合力,改善工艺性能和提高填充塑料(包括橡胶)的机械、电学和耐气候等性能。 3、用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂,能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。硅烷偶联剂作为增粘剂的作用原理在于它本身有两种基团;一种基团可以和被粘的骨架材料结合;而另一种基团则可以与高分子材料或粘接剂结合,从而在粘接界面形成强力较高的化学键,大大改善了粘接强度。硅烷偶联剂的应用一般有三种方法:一是作为骨架材料的表面处理剂;二是加入到粘接剂中,三是直接加入到高分子材料中。从充分发挥其效能和降低成本的角度出发,前两种方法较好。 三、使用方法 1、表面预处理法:将硅烷偶联剂配成0.5~1%浓度的稀溶液,使用时只需在清洁的被粘表面涂上薄薄的一层,干燥后即可上胶。所用溶剂多为水、醇、或水醇混合物,并以不含氟离子的水及价廉无毒的乙醇、异丙醇为宜。除氨烃基硅烷外,由其它硅烷偶联剂配制的溶液均需加入醋酸作水解催化剂,并将pH值调至3.5~5.5。长链烷基及苯基硅烷由于稳定性较差,不宜配成水溶液使用。氯硅烷及乙氧基硅烷水解过程中伴随有严重的缩合反应,也不宜配成水溶液或水醇溶液使用,而多配成醇

硅烷偶联剂的使用方法

一、选用硅烷偶联剂的一般原则 已知,硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X ,而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-丫。因此,对于不同基材或处理对象,选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选,并应在既有经验或规律的基础上进行。例如,在一般情况下,不饱和聚酯多选用含CH2=CMeC、OOVi 及CH2-CHOCH-2O 的硅烷偶联剂;环氧树脂多选用含CH2- CHCH2及H2N-硅烷偶联剂;酚醛树脂多选用含H2N-及H2NC0NH硅烷偶联剂;聚烯烃选用乙烯基硅烷;使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接可度受到一系列因素的影响,诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而, 光靠试验预选有时还不够精确,还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本,硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用;对于难黏材料,还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。硅烷偶联剂用作增黏剂时,主要是通过与聚合物生成化学键、氢键;润湿及表面能效应;改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕 3 种体系:即(1)无机材料对有机材料;(2)无机材料对无机材料;(3)有机材料对有机材料。对于第一种黏接,通常要求将无机材料黏接到聚合物上,故需优先考虑硅烷偶联剂中丫与聚合物所含官能团的反应活性;后两种属于同类型材料间的黏接,故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。 二、使用方法 如同前述,硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料。后者经硅烷偶联剂处理,即可将其亲水性表面转变成亲有机表面,既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化,还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性,通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合。但是,硅烷偶联剂的使用效果,还与硅烷偶联剂的种类及用量、基材的特征、树脂或聚合物的性质以及应用的场合、方法及条件等有关。本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法,即表面处理法及整体掺混法。前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面;后法是将硅烷偶联剂原液或溶液,直接加入由聚合物及填料配成的混合物中,因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系。 1、硅烷偶联剂用量计算 被处理物(基体)单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖,需先测定基体的Si—OH含量。已知,多数硅质基体的Si —OH含是来4-12 个/卩叭因而均匀分布时,1mol硅烷偶联剂可覆盖约7500m2的基体。具有多个可水解基团的硅烷偶联剂,由于自身缩合反应,多少要影响计算的准确性。若使用丫3SiX处理基体,则可得到与计算值一致的单分子层覆盖。但因丫3SiX价昂,且覆盖耐水解性差,故无实用价值。此外,基体表面的Si-OH数,也随加热条件而变化。例如,常态下Si —OH数为5.3个/卩川硅质基体,经在400C或800C 下加热处理后,则Si —OH值可相应降为2.6个/卩卅或V 1个/卩讥反之,使用湿热盐酸处理基体,则可得到高Si —OH含量;使用碱性洗涤剂处理基体表面,则可形成硅醇阴离子。硅烷偶联剂的可润湿面积(WS,是指ig硅烷偶联剂的溶液所能覆

常用硅烷偶联剂 (2)

常用硅烷偶联剂——K H550、KH560、KH570、KH792、DL602 1.KH550 KH550硅烷偶联剂CAS号:919-30-2 一、国外对应牌号 A-1100(美国联碳),Z-6011(美国道康宁),KBM-903(日本信越)。本品有碱性,通用性强,适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。 二、化学名称分子式: 名称:γ-氨丙基三乙氧基硅烷 别名:3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺 【3-TriethoxysilylpropylamineAPTES】, γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷【3-AminpropyltriethoxysilaneAMEO】 分子式:NH2(CH2)3Si(OC2H5)3 分子量:221.37 分子结构: 三、物理性质:

外观:无色透明液体 密度(ρ25℃):0.946 沸点:217℃ 折光率nD25:1.420 溶解性:可溶于有机溶剂,但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂;可溶于水。在水中水解,呈碱性。 本品应严格密封,存放于干燥、阴凉、避光的室内。 四、KH550主要用途: 本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、聚碳酸酯等热塑性和热固体树脂,能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能,并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。 本品是优异的粘结促进剂,可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料,可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性,也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。 在树脂砂铸造中,本品增强树脂硅砂的粘合性,提高型砂强度抗湿性。 在玻纤棉和矿物棉生产中,将其加入到酚醛粘结剂中,可提高防潮性及增加压缩回弹性。 在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂的酚醛粘合剂的粘结性及耐水性。 2.KH560

硅烷偶联剂使用说明

硅烷偶联剂使用说明 一、选用硅烷偶联剂的一般原则 已知,硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X,而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-Y。因此,对于不同基材或处理对象,选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选,并应在既有经验或规律的基础上进行。例如,在一般情况下,不饱和聚酯多选用含CH2=CMeCOO、Vi及CH2-CHOCH2O-的硅烷偶联剂;环氧树脂多选用含CH2-CHCH2O及H2N-硅烷偶联剂;酚醛树脂多选用含H2N-及H2NCONH-硅烷偶联剂;聚烯烃多选用乙烯基硅烷;使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接可度受到一系列因素的影响,诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而,光靠试验预选有时还不够精确,还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本,硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用;对于难黏材料,还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。 硅烷偶联剂用作增黏剂时,主要是通过与聚合物生成化学键、氢键;润湿及表面能效应;改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕3种体系:即(1)无机材料对有机材料;(2)无机材料对无机材料;(3)有机材料对有机材料。对于第一种黏接,通常要求将无机材料黏接到聚合物上,故需优先考虑硅烷偶联剂中Y与聚合物所含官能团的反应活性;后两种属于同类型材料间的黏接,故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。 二、使用方法 如同前述,硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料。后者经硅烷偶联剂处理,即可将其亲水性表面转变成亲有机表面,既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化,还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性,通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合。但是,硅烷偶联剂的使用效果,还与硅烷偶联剂的种类及用量、基材的特征、树脂或聚合物的性质以及应用的场合、方法及条件等有关。本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法,即表面处理法及整体掺混法。前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面;后法是将硅烷偶联剂原液或溶液,直接加入由聚合物及填料配成的混合物中,因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系。 1、硅烷偶联剂用量计算 被处理物(基体)单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖,需先测定基体的

硅烷偶联剂

Unitive@ silane coupling agents MP-320 2,3-环氧丙基丙基三甲氧基硅烷 2,3-epoxypropyl trimethoxy silane ·环氧官能团偶联剂,提供可稳定储存且不泛黄1的粘接促进效果,适宜作为聚硫、聚氨酯、环氧、丙烯酸类密封剂和胶黏剂的粘合促进剂 ·可显著提高涂料、油墨对玻璃、金属、陶瓷等无机材料的附着力和耐水性。 ·改善环氧树脂电子材料、灌封料、印刷电路板的电气性能,尤其是湿态电气性能。 ·作为无机填料的表面处理剂,适用于硅微粉、玻璃微珠、氢氧化铝、陶土、滑石粉、硅灰石、白炭黑、石英粉、金属粉末等。

MP-321 氨基官能团三甲氧基硅烷 Aminofunctional trimethoxysilane · 是一款强附着性多功能Adherant 附着力促进剂, 为一种含有氨基官能团硅烷偶合物。 · 针对特定的镁、铝、铁、锌等复合金属材料、氧 化涂层的涂覆和黏合的要求而设计。 · 更适用于接着剂、弹性体、填缝剂,油墨等,以 提高长时间的优良附着性涂膜耐水性、防蚀性与抗盐雾性。 · 对环氧树脂、酚醛、三聚氰胺、丙烯酸、聚氨酯、 有机硅等有优异的相容性,高温烘烤260℃不影响光泽度及色彩的鲜艳性。 MP-383 巯基官能团硅烷偶联剂 (3-Mercaptopropyl)trimethoxy silane · 随着巯基官能团的引入使得其具有碳碳双键的光聚合反应,与树脂体系产生双重交联固化。巯基官能团还可与聚 氨酯树脂发生亲核加成反应,在光固化和双组份交联固化体系作为金属表面保护剂具有特殊功效。 · 用其处理金、银、铜等金属表面,可增强其表面的耐腐性、抗氧化性以及耐水性和耐老化性、增加其与树脂等高 分子的粘接性。 · 用于处理白炭黑,炭黑,玻璃纤维、云母等无机填料,能有效提高橡胶的力学性能和耐磨性能等。 MP-397 异氰酸酯基硅烷偶联剂 3-Isocyanatopropyltrimethoxysilane · 在涂料、油墨、粘合剂中作为交联剂和助粘剂使用。出众的湿性粘附性能在玻璃、金属和其他无机基底上广泛应 用;还可以较好的附着于难以粘附的有机材料,如尼龙和其他塑料产品。 · 在大气湿度存在下可以快速水解,不黄变且具有非常好的热稳定性、化学稳定性和UV 稳定性。 · 适合的聚合物:丙烯酸类、硅树脂类(Si)、PU-预聚物等。 MP-328 乙烯基三(2-甲氧基乙氧基)硅烷 Vinyl tris(2-methoxyethoxy) silane · 特殊的乙烯基硅烷偶合物,对各类塑 胶、金属、玻璃及其他无机材料具有持久的湿膜和干膜附着力。 · 可明显增强涂膜的耐湿热、水煮和盐 雾性能,在气干性塑胶涂料及UV 光固化体系同样有效。 · 优异的储存稳定性在各类涂料,油 墨,胶黏剂中有广泛的应用。

常用硅烷偶联剂介绍

常用硅烷偶联剂介绍 1. KH550 KH550硅烷偶联剂CAS号:919-30-2 一、国外对应牌号 A-1100(美国联碳),Z-6011(美国道康宁),KBM-903(日本信越)。本品有碱性,通用性强,适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。 二、化学名称分子式: 名称:γ-氨丙基三乙氧基硅烷 别名:3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺 【3-Triethoxysilylpropylamine APTES】, γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷 【3-Aminpropyltriethoxysilane AMEO】分子式:NH2(CH2)3Si(OC2H5)3 分子量:221.37 分子结构: 三、物理性质: 外观:无色透明液体 密度(ρ25℃):0.946 沸点:217℃

折光率nD25: 1.420 溶解性:可溶于有机溶剂,但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂;可溶于水。在水中水解,呈碱性。 本品应严格密封,存放于干燥、阴凉、避光的室内。 四、KH550主要用途: 本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、聚碳酸酯等热塑性和热固体树脂,能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能,并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。 本品是优异的粘结促进剂,可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料,可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性,也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。 在树脂砂铸造中,本品增强树脂硅砂的粘合性,提高型砂强度抗湿性。 在玻纤棉和矿物棉生产中,将其加入到酚醛粘结剂中,可提高防潮性及增加压缩回弹性。 在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂的酚醛粘合剂的粘结性及耐水性。 2. KH560 一、国外对应牌号:

常用硅烷偶联剂介绍

常用硅烷偶联剂介绍标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

常用硅烷偶联剂介绍 1.KH550 KH550硅烷偶联剂CAS号:919-30-2 一、国外对应牌号 A-1100(美国联碳),Z-6011(美国道康宁),KBM-903(日本信越)。本品有碱性,通用性强,适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。 二、化学名称分子式: 名称:γ-氨丙基三乙氧基硅烷 别名:3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺 【3-TriethoxysilylpropylamineAPTES】, γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷【3-AminpropyltriethoxysilaneAMEO】 分子式:NH 2(CH 2 ) 3 Si(OC 2 H 5 ) 3 分子量:221.37 分子结构: 三、物理性质: 外观:无色透明液体 密度(ρ25℃):0.946

沸点:217℃ 折光率nD25:1.420 溶解性:可溶于有机溶剂,但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂;可溶于水。在水中水解,呈碱性。 本品应严格密封,存放于干燥、阴凉、避光的室内。 四、KH550主要用途: 本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、聚碳酸酯等热塑性和热固体树脂,能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能,并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。 本品是优异的粘结促进剂,可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料,可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性,也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。 在树脂砂铸造中,本品增强树脂硅砂的粘合性,提高型砂强度抗湿性。 在玻纤棉和矿物棉生产中,将其加入到酚醛粘结剂中,可提高防潮性及增加压缩回弹性。 在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂的酚醛粘合剂的粘结性及耐水性。 2.KH560 一、国外对应牌号: A-187(美国联碳公司)。

硅烷偶联剂

在连接过程中,为了胶粘剂和被粘物表面之间获得一坚固的粘接界面层,常利用含有反应活性基团的偶联剂与被粘物固体表面形成化学键来实现。 由偶联剂的化学组成的结构看,偶联剂是这样的一类化合物,它们的分子两端通常含有性质不同的基团;一端的基团与被粘物(如玻璃纤维、磨料等)表面发生化学作用或物理作用,另一端的基团则能和粘合剂(如合成树脂)发生化学作用或物理作用,从而使被粘物和粘合剂能很好地偶联起来,获得了良好的粘结,改善了多方面的性能,并有效地抵抗了水的侵蚀。 按化学组成偶联剂主要可分为有规格和有机硅两大类,此外还有钛酸酯等。 有机硅烷是一类品种很多,效果也很显著的表面处理剂,其一般结构通式为: R n SiX4-n 式中:R——有机基团,是可与合成树脂作用形成化学键的活性基团。 X——易于水解的基团,水解后能与玻璃表面作用。 n——1、2或3,绝大多数硅烷处理剂n=1。 1、X基团与玻璃表面的机理 乙烯基三乙氧基硅烷水解后生成硅烷三醇的中间产物。硅烷三醇的三个活性基中,一个与玻璃表面的羟基作用,脱去一分子水而形成强的硅—氧—硅键(Si —O—Si)。余下的两个活性基也同时进行分子间脱水反应,在玻璃表面形成一种聚合物薄膜层,这样,硅烷偶联剂通过化学键与玻璃表面牢固结合,在玻璃表面上生成Si—R中的R基团向外的有机硅单分子层、多分子层,还有以物理吸附引起的沉积层。 通过同位素和电子显微镜的表征研究证明:硅烷偶联剂与玻璃纤维表面以化学反应形成了牢固的共价键,同时它在玻璃纤维表面上不是孤立的各斑点,而是铺展成为连续的薄膜面。因此改变了玻璃纤维表面原来的性质,使之具有憎水性和亲有机粘结剂的性质。 2、R基团与树脂基体的作用机理

硅烷偶联剂的使用方法

硅烷偶联剂的使用方法 硅烷偶联剂的使用方法主要有表面预处理法和直接加入法,前者是用稀释的偶联剂处理填料表面,后者是在树脂和填料预混时,加入偶联剂的原液。 (1)表面预处理法 将硅烷偶联剂配成0.5~1%浓度的稀溶液,使用时只需在清洁的被粘表面涂上薄薄的一层,干燥后即可上胶。所用溶剂多为水、醇(甲氧基硅烷选择甲醇,乙氧基硅烷选择乙醇)、或水醇混合物,并以不含氟离子的水及价廉无毒的乙醇、异丙醇为宜。除氨烃基硅烷外,由其它硅烷偶联剂配制的溶液均需加入醋酸作水解催化剂,并将pH值调至3.5~5.5。长链烷基及苯基硅烷由于稳定性较差,不宜配成水溶液使用。氯硅烷及乙氧基硅烷水解过程中伴随有严重的缩合反应,也不宜配成水溶液或水醇溶液使用,而多配成醇溶液使用。水溶性较差的硅烷偶联剂,可先加入0.1~0.2%(质量分数)的非离子型表面活性剂,然后再加水加工成水乳液使用。硅烷偶联剂配成溶液,有利于硅烷偶联剂在材料表面的分散,溶剂是水和醇配制成的溶液,溶液一般为硅烷(20%)、醇(72%)、水(8%),醇一般为乙醇(对乙氧基硅烷)甲醇(对甲氧基硅烷)及异丙醇(对不易溶于乙醇、甲醇的硅烷)因硅烷水解速度与PH值有关,中性最慢,偏酸、偏碱都较快,因此一般需调节溶液的PH值,除氨基硅烷外,其他硅烷可加入少量醋酸,调节PH值至4—5,氨基硅烷因具碱性,不必调节。因硅烷水解后,不能久存,最好现配现用,最好在一小时内用完。 (2)直接添加方法 将硅烷偶联剂直接加入到胶粘剂组分中,一般加入量为基体树脂量的1~5%。涂胶后依靠分子的扩散作用,偶联剂分子迁移到粘接界面处产生偶联作用。对于需要固化的胶粘剂,涂胶后需放置一段时间再进行固化,以使偶联剂完成迁移过程,方能获得较好的效果。实际使用时,偶联剂常常在表面形成一个沉积层,但真正起作用的只是单分子层,因此,偶联剂用量不必过多。 硅烷偶联剂具体使用方法 (1)预处理填料法 将填料放入固体搅拌机(高速固体搅拌机HENSHEL(亨舍尔)或V型固体搅拌机等),并将上述硅烷溶液直接喷洒在填料上并搅拌,转速越高,分散效果越好。

硅烷偶联剂

硅烷偶联剂 一项目建设的目的: 为减少单一产品的经营风险,改进有机硅主要产品的结构,考虑发展有机硅下游产品——硅烷偶联剂,降低经营风险,在市场占据有利形势。 近几年,由于我国玻纤行业和子午线轮胎生产的快速发展,使得市场对硅烷偶联剂的需求量增长很快。 我国的玻璃纤维产业属于朝阳产业,而随着建筑、机械、电子等玻璃纤维增强复合材料等应用领域的发展,使得我国的玻璃纤维产业正在进入新一轮高速发展期。预计“十一五”期间,玻纤生产量的发展速度将接近10%,2010年我国玻璃纤维量有望达到130万吨,对硅烷偶联剂的需求量将达到18000吨左右;加上橡胶行业及其他行业发展的需求,预计2010年国内硅烷偶联剂总需求量将达到25000吨以上。 目前国内虽有多家硅烷偶联剂生产企业,但绝大多数企业生产规模小,而且产品档次较低,品种规格较少。因此,有条件的地区或企业建设较大型的多功能硅烷偶联剂生产线,提高我国硅烷偶联剂的生产水平是必要的。 二概述 1 基本情况: 硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物,其通式为RSiX3,式中R代表氨基、巯基乙烯基、环氧基、氯丙基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基团,这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力,x代表能够水解的基团,如卤素、烷氧基、酰氧基等。 硅烷偶联剂是由三氯氢硅(HSiCl3)和带有反应性基团的不饱和烯烃在铂氨酸催化下加成,再经醇解而得。硅烷偶联剂既能与无机物中的羟基又能与有机聚合物中的长分子链相互作用,使两种不同性质的材料偶联起来,从而改善生物材料的各种性能。 2 用途:

硅烷偶联剂的应用大致可归纳为三个方面; (1) 用于玻璃纤维的表面处理。硅烷偶联剂能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能,提高玻璃纤维增强复合材料的强度、抗水、抗气候等性能。2004年玻璃纤维使用的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%以上,其中用得较多的品种有乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。 (2) 用于无机填料的表面处理。硅烷偶联剂在对无机填料及树脂进行偶联时可预先对填料进行表面处理,也可直接加入树脂中,以改善填料在树脂中的分散性及粘合力,提高工艺性能和填充塑料(包括橡胶)的机械、电学和耐气候等性能。 (3) 用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂。硅烷偶联剂能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。 3 硅烷偶联剂的品种: 硅烷偶联剂品种很多(常用硅烷偶联剂品种见下表),其中产量最大的是双-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(Si-69或KH-846),它是由三氯氢硅、氯丙烯为原料催化合成γ-氯丙基三氯硅烷(它是生产多种硅烷偶联剂的中间产品),然后进行醇解得到γ-氯丙基三乙氧基硅烷,再与硫化物在一定条件下反应而制得。它是橡胶料行业中得到成功使用的多功能硅烷偶联剂,广泛应用在子线午轮胎及其它橡胶制品中。 目前常用的硅烷偶联剂品种

硅烷偶联剂使用方法

硅烷偶联剂kh550使用方法硅烷偶联剂的使用方法主要有表面预处理法和直接加入法,前者是用稀释的偶联剂处理填料表面,后者是在树脂和填料预混时,加入偶联剂原液。硅烷偶联剂配成溶液,有利于硅烷偶联剂在材料表面的分散,溶剂是水和醇配制成的溶液,溶液一般为硅烷(20%),醇(72%),水(8%),醇一般为乙醇(对乙氧基硅烷)、甲醇(对甲氧基硅烷)及异丙醇(对不易溶于乙醇、甲醇的硅烷);因硅烷水解速度与PH值有关,中性最慢,偏酸、偏碱都较快,因此一般需调节溶液的PH值、除氨基硅烷外,其他硅烷可加入少量醋酸,调节PH值至4-5,氨基硅烷因具碱性,不必调节。因硅烷水解后,不能久存,最好现配现用,适宜在一小时用完。下面是一些具体应用,以供用户参考:(1)、预处理填料法:将填料放入固体搅拌机(高速固体搅拌机HENSHEL(亨舍尔)或V型固体搅拌机等),并将上述硅烷溶液直接喷洒在填料上并搅拌,转速越高,分散效果越好。一般搅拌在10-30分钟(速度越慢,时间越长),填料处理后应在120℃烘干(2小时)。(2)、硅烷偶联剂水溶液(玻纤表面处理剂):玻纤表面处理剂常含有:成膜剂、抗静电剂、表面活性剂、偶联剂、水。偶联剂用量一般为玻纤表面处理剂总量的0.3%-2%,将5倍水溶液首先用有机酸或盐将PH调至一定值,在充分搅拌下,加入硅烷直到透明,然后加入其余组份,对于难溶的硅烷,可用异丙醇助溶。在拉丝过程中将玻纤表面处理剂在玻纤上干燥,除去溶剂及水份即可。(3)、底面法:将5%-20%的硅烷偶联剂的溶液同上面所述,通过涂、刷、喷,浸渍处理基材表面,取出室温晾干24小时,最好在120℃下烘烤15分钟。(4)、直接加入法:硅烷亦可直接加入“填料/树脂”的混合物中,在树脂及填料混合时,硅烷可直接喷洒在混料中。偶联剂的用量一般为填料量的0.1%-2%,(根据填料直径尺寸决定)。然后将加入硅烷的树脂/填料进行模型(挤出、注塑、涂覆等)。大致的填料直径和使用硅烷的比例如下:填料尺寸使用硅烷比例60目0.1%,100目0.25%,200目0.5%,300目0.75%,400目1.0%,500目以上1.5%常用硅烷醇/水溶液所需PH值:产品名称处理时的溶剂适宜PH 值KH-550乙醇/水:9.0~10.0 偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂,主要用作高分子复合材料的

常用硅烷偶联剂

常用硅烷偶联剂 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

常用硅烷偶联剂——KH550、KH560、KH570、KH792、DL602 1.KH550 KH550硅烷偶联剂CAS号:919-30-2 一、国外对应牌号 A-1100(美国联碳),Z-6011(美国道康宁),KBM-903(日本信越)。本品有碱性,通用性强,适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。 二、化学名称分子式: 名称:γ-氨丙基三乙氧基硅烷 别名:3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺 【3-TriethoxysilylpropylamineAPTES】, γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷 【3-AminpropyltriethoxysilaneAMEO】 分子式:NH 2(CH 2 ) 3 Si(OC 2 H 5 ) 3 分子量:221.37 分子结构: 三、物理性质: 外观:无色透明液体

密度(ρ25℃):0.946 沸点:217℃ 折光率nD25:1.420 溶解性:可溶于有机溶剂,但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂;可溶于水。在水中水解,呈碱性。 本品应严格密封,存放于干燥、阴凉、避光的室内。 四、KH550主要用途: 本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、聚碳酸酯等热塑性和热固体树脂,能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能,并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。 本品是优异的粘结促进剂,可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料,可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性,也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。 在树脂砂铸造中,本品增强树脂硅砂的粘合性,提高型砂强度抗湿性。 在玻纤棉和矿物棉生产中,将其加入到酚醛粘结剂中,可提高防潮性及增加压缩回弹性。 在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂的酚醛粘合剂的粘结性及耐水性。 2.KH560 一、国外对应牌号: A-187(美国联碳公司)。 KBM-403(日本信越化学工业株式会社) 二、化学名称及分子式 化学名称:γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷

硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅(1)

硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅 概述 现代材料表面改性技术是一门由多种学科发展而来的技术组合,其发展经历了很长,很复杂的过程。表面改性技术通过对基体材料表面采用化学的、物理的方法改变材料或工件表面的化学成分或组织结构以提高机器零件或材料性能。它包括化学热处理(渗氮、渗碳、渗金属等)、表面涂层(低压等离子喷涂、低压电弧喷涂)、激光重熔复合等薄膜镀层(物理气相沉积、化学气相沉积等)和非金属涂层技术等。这些用以强化零件或材料表面的技术,赋予零件耐高温、防腐蚀、耐磨损、抗疲劳、防辐射、导电、导磁等各种新的特性,使原来在高速、高温、高压、重载、腐蚀介质环境下工作的零件提高了可靠性、延长了使用寿命,具有很大的经济意义和推广价值。 纳米粉体是能够通过表面处理的方法来获得或者保持其特有的纳米粒子的特性,这种表面处理方法工业上称为包膜处理或表面改性处理。由于对纳米粉体的制造要求不同于常规无机粉体的制造要求,因此表面改性处理主要针对防止纳米粉体团聚,并帮助纳米粒子在应用体系中也以纳米形态存在,这个处理过程通常称为粉体改性处理,使用的表面处理剂称为有机改性剂。 近年来,用无机纳米SiO2粒子增韧改性聚合物和杂化材料的研究取得了显著效果。由于纳米SiO2具有表面界面效应,量子尺寸效应,宏观量子隧道效应和特殊光、电特性,高磁阻现象以及其在高温下仍具有的高强、高韧、稳定性好等奇异特性,使纳米SiO2可广泛应用于各个领域,具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。但同时由于纳米SiO2的粒径小、比表面积大、具有亲水基团(一OH),表面活性高,稳定性差,使得颗粒之间极易相互团聚在聚合物中不易分散,并且由纳米效应引起的一系列优异特性会被减弱或消失。同时由于SiO2表面亲水疏油在有机介质中难以浸润和分散,直接填充到材料中,很难发挥其作用,为了避免此现象发生就需要在其颗粒表面进行接枝改性。常用的改性剂有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、超分散剂等。 一、实验目的 1)了解表面改性的目的、方法和基本原理。 2)掌握KH-520改性纳米二氧化硅制备方法及操作。 3)掌握改性纳米二氧化硅的表征方法。 二、实验原理 硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物, 其通式为RSiX3,式 中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙乙烯酰氧基等基团,这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力,X 代表能够水解的基团, 如卤素、烷氧基、酰氧基等。因此, 硅烷偶联剂既能与无机物中的羟基又能与有机聚合物中的长分子链相互作用, 使两种不同性质的材料偶联起来, 从而改善生物材料 的各种性能 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,

常用硅烷偶联剂介绍

常用硅烷偶联剂介绍 1、KH550 KH550硅烷偶联剂CAS号:919302 一、国外对应牌号 A1100(美国联碳),Z6011(美国道康宁),KBM903(日本信越)。本品有碱性,通用性强,适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性与热固性树脂。 二、化学名称分子式: 名称:γ氨丙基三乙氧基硅烷 别名:3三乙氧基甲硅烷基1丙胺 【3Triethoxysilylpropylamine APTES】, γ氨丙基三乙氧基硅烷或3氨基丙基三乙氧基硅烷 【3Aminpropyltriethoxysilane AMEO】分子式:NH2(CH2)3Si(OC2H5)3 分子量:221、37 分子结构: 三、物理性质: 外观:无色透明液体 密度(ρ25℃):0、946 沸点:217℃ 折光率nD25: 1、420

溶解性:可溶于有机溶剂,但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂;可溶于水。在水中水解,呈碱性。 本品应严格密封,存放于干燥、阴凉、避光得室内。 四、KH550主要用途: 本品应用于矿物填充得酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、聚碳酸酯等热塑性与热固体树脂,能大幅度提高增强塑料得干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能与湿态电气性能,并改善填料在聚合物中得润湿性与分散性。 本品就是优异得粘结促进剂,可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂与密封材料,可改善颜料得分散性并提高对玻璃、铝、铁金属得粘合性,也适用于聚氨酯、环氧与丙烯酸乳胶涂料。 在树脂砂铸造中,本品增强树脂硅砂得粘合性,提高型砂强度抗湿性。 在玻纤棉与矿物棉生产中,将其加入到酚醛粘结剂中,可提高防潮性及增加压缩回弹性。 在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂得酚醛粘合剂得粘结性及耐水性。 2、KH560 一、国外对应牌号: A187(美国联碳公司)。 KBM403(日本信越化学工业株式会社) 二、化学名称及分子式

无机粉体的硅烷偶联剂改性

无机粉体的硅烷偶联剂改性 硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物,其通式为RSiX3,式中R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团,如氧基、硫基、乙烯基、环氧基、酰胺基、氨丙基等;X代表能够水解的烷氧基,如卤素、烷氧基、酰氧基等。 在进行偶联时,首先X基与水形成硅醇,然后与无机粉体颗粒表面上的羟基反应,形成氢键并缩合成-SiO-M共价键(M表示无机粉体颗粒表面)。同时,硅烷各分子的硅醇又相互缔合齐聚形成网状结构的膜覆盖在粉体颗粒表面,使无机粉体表面有机化。 1、硅烷偶联剂种类及适用对象 (1)硅烷偶联剂种类 根据分子结构中R基的不同,硅烷偶联剂可分为氨基硅烷、环氧基硅烷、硫基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基硅烷、脲基硅烷以及异氰酸酯基硅烷等。 (2)硅烷偶联剂适用对象 硅烷偶联剂可用于许多无机粉体,如填料或颜料的表面处理,其中对含硅酸成分较多的石英粉、玻璃纤维、白炭黑等效果最好,对高岭土、水合氧化铝、氧化镁等效果也比较好,对不含游离酸的钛酸钙效果欠佳。 (3)硅微偶联剂选择 选择硅烷偶联剂对无机粉体进行表面改性处理时,一定要考虑聚合物基料的种类,也即一定要根据表面改性后无机粉体的应用对象和目的来仔细选择硅烷偶联剂。

2、硅烷偶联剂使用方法及用量 (1)硅烷偶联剂使用方法: 应用硅烷偶联剂的方法有两种: 一种是将硅烷配成水溶液,用它处理无机粉体后再与有机高聚物或树脂基料混合,即预处理方法,该方法表面改性处理效果好,是常用的表面改性方法。 另一种方法是将硅烷与无机粉体(如填料或颜料)及有机高聚物基料混合,即迁移法。 多数硅烷偶联剂在使用之前要配成水溶液,即使其预先水解。水解时间依硅烷偶联剂的品种和溶液的pH值不同而异,从几分钟到几十分钟不等。配置时水溶液的pH值一般控制在3-5之间,pH值高于5或低于3将会促进聚合物的生成。因此,已配置好的、已水解的硅烷偶联剂不能放置太久,否则会自行缩聚而失效。 (2)硅烷偶联剂用量计算: 硅烷偶联剂用量与偶联剂的品种及填料的比面积有关,假设为单分子层吸附,可按下式进行计算: 硅烷偶联剂用量=(填料质量×填料比表面积)/硅烷偶联剂最小包覆面积 硅烷偶联剂最小包覆面积以硅烷偶联剂的品种不同而异。一般来说,实际用量要小于用上述公式计算的用量。当不知道无机粉体的比表面积数据或硅烷偶联剂的最小包覆面积时,可将硅烷偶联剂用量选定为无机粉体质量的0.10%-1.5%。 大多数硅烷偶联剂既可以用于干法表面改性,也可以用于湿法表面改性。

硅烷偶联剂改性

改性剂用量对沉降体积的影响改性剂用量与沉降体积的关系曲线,见图1。从图1可看出,沉降体积随着改性剂用量的增加而增加,但是提高幅度不是很大。在实际应用中真正起到改性作用的是少量的改性剂所形成的单分子层,因此过多的增加改性剂的用量是不必要的,不仅会在粒子间搭桥导致絮凝,使稳定性变差,而且还增加不必要的经济付出。实验所选择的硅烷偶联剂的用量在1%~2%。 2.2 改性时间对沉降体积的影响实验结果见图2。从图2可看出,当改性时间为10min时,沉降体积达到极大值,然后随着改性时间的增加,沉降体积缓慢下降。在改性时间为30min 和60min时,均保持在一个相对稳定的水平。但是改性时间为40min时出现异常,沉降体积大幅度下降。硅烷偶联剂对高岭土进行表面改性,理论上以化学键合作用为主,改性效果不会出现较大的变化,出现异常的原因还有待进一步的研究。 2.3 改性温度对沉降体积的影响采用硅烷偶联剂作为改性剂时,为了保证较好的改性效果,需要确定适宜的表面改性温度。改性温度对沉降体积的影响,见图3。从图3可看出,沉降体积随改性温度的增加而增加。当温度升高至90℃时,沉降体积达到最大值14.4ml。继续提高温度,则沉降体积下降。因此,改性剂对高岭土的最佳改性温度为90℃。 沉降性能分析称取2g改性前后的纳米高岭土,置于50ml液体石蜡中,磁力搅拌10min,倒入刻度试管,静置观察沉降性能。纳米高岭土在液体石蜡中的沉降体积随时间的变化关系,见图4。从图4可看出,未经改性的纳米高岭土由于表面具有亲水性,在有机相中倾向于团聚,大粒子沉降较快,小粒子被沉降较快的大粒子所夹带,所以在开始的时间内沉降很快,沉降速度随时间增加逐渐减慢;而高岭土经过改性处理后,表面呈现亲有机性,在有机相中倾向于分散均匀,所以在开始的时间内沉降速度较未改性高岭土慢。 随着沉降时间的增加,沉降体积均达到平衡。未改性高岭土的平衡沉降体积为13.4ml,而经过硅烷偶联剂改性处理后,样品的平衡沉降体积为21.3ml。在相同的实验条件下,沉积物的体积变大,说明改性高岭土在液体石蜡中的分散性和稳定性提高。 2.5 FT-IR分析硅烷偶联剂改性前后的纳米高岭土的红外吸收光谱,见图5。从图5可看出,改性处理后,高岭土在2800cm-1~3000cm-1之间出现的微弱峰是-CH3 和-CH2 的伸缩振动吸收峰;在1120cm-1 ~1000cm-1之间的Si-O和Si-O-Si振动吸收区变宽,这是由于硅烷偶联剂与高岭土表面形成的R-Si-O-Si与高岭土的Si-O-Si振动吸收带重合所致;出现在1034cm-1处的Si-O的伸缩振动吸收峰移至1036cm-1处;在3670cm-1处的微弱的OH吸收峰消失,这是表面官能团化学键的振动模式受到影响的结果。上述吸收峰的变化均说明硅烷偶联剂与高岭土发生了化学键合作用。 从表1可看出,硅烷偶联剂改性后,高岭土表面O元素的含量下降15.92%,C元素的含量为17.03%,而Si和Al元素的含量变化不大。硅烷偶联剂改性前后纳米高岭土的C1s价带谱图,见图7。从图7可知C1s峰发生偏移,在287.5eV附近出现C-O峰,另外,硅烷偶联剂引入了Si元素,其特征峰发生偏移,从102.35eV移至102.85eV,上述现象均说明硅烷偶联剂对于纳米高岭土的改性不是一种物理吸附而是一种化学键合作用。

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