1、硅烷偶聯(lián)劑化學(xué)

1.1、硅烷的結(jié)構(gòu)

Y-R- Si Men X3-n

Y (有機(jī)基團(tuán)）

①、環(huán)氧epoxide；②、甲基丙稀酰氧基methacrylate；③、巰基mercaptan (SH)；④、氨基amine；⑤、烷基alkyl；⑥、異氰酸酯基isocyanate；⑦、乙烯基vinyl。

注：X為可水解基團(tuán)，可與含羥基無機(jī)材料反應(yīng)。X 基團(tuán)越大，水解越慢，主鏈上的Me基團(tuán)進(jìn)一步減慢了水解反應(yīng)。

X (可水解基團(tuán)）

Cl、Me-O-、Et-O-、i-Pr-O-、MeO-CH2CH2-O-

注：Y為有機(jī)官能團(tuán)，可與高分子出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)或形成氫鍵等，從而與高分子形成牢靠的結(jié)合。

1.2、常用硅烷

1.3、硅烷的偶聯(lián)和交聯(lián)功效

有機(jī)(聚合物)分子之間形成化學(xué)鍵；

每一個已接枝的硅烷基團(tuán)(-Si[OR]3)含有三個可交聯(lián)點(diǎn)；

交聯(lián)需要濕氣并放出醇；

交聯(lián)加強(qiáng)耐化學(xué)性和耐UV性；

如用于：交聯(lián)聚乙烯電纜，管材；水性涂料的耐水性，耐化學(xué)品，耐擦洗。

1.4、硅烷的偶聯(lián)功效

1.4.1、在有機(jī)-無機(jī)界面形成化學(xué)鍵接；

1.4.2、防止?jié)駳庋刂缑鏉B透；

1.4.3、防止界面破壞；

1.4.4、將強(qiáng)度由填料傳遞到樹脂；

1.4.5、加強(qiáng)填料的分散性或降低材料的粘度。

1.5、硅烷的水解反應(yīng)

一般 X= 甲氧基、乙氧基、異丙氧基等。

X = Cl 快速水解，但很少用因水解的產(chǎn)物 (HCl) 有腐蝕性。

影響硅烷水解和縮聚反應(yīng)的原因：

1.5.1、硅烷在水中的濃度

1.5.2、硅烷水溶液的pH值

1.5.3、催化劑

1.5.4、硅烷的水溶解性

1.5.5、空間位阻和極性原因

1.6、硅烷的水解反應(yīng)原理

1.6.1、特種的酸和通常的堿可催化水解反應(yīng)；

1.6.2、水解反應(yīng)在pH 7時(shí)最慢；

1.6.3、在pH少于4或大于7時(shí)，可促進(jìn)低聚物的形成；

1.6.4、Y吸電子基團(tuán)可加速水解反應(yīng)如氨基硅烷；

1.6.5、與水不混溶的硅烷水基慢如；

1.6.6、硅鏈上的大基團(tuán)會減慢水解反應(yīng)；

1.6.7、醇類溶劑減慢水解反應(yīng)；

1.6.8、硅烷三醇不穩(wěn)定, 容易進(jìn)一步縮聚。

1.7、硅烷水解的催化劑

任何酸或堿可催化水解反應(yīng)：

1.7.1、天然酸, 如鹽酸, 硫酸和磷酸；

1.7.2、氫氧化物和醇鹽, 如苛性蘇打；

1.7.3、錫IV和錫II復(fù)合物, 如二月桂酸二丁錫；

1.7.4、鈦酸酯, 如四-異丙氧基鈦酸酯；

1.7.5、鋯鹽, 如乙氧鋯；

1.7.6、磷復(fù)合物, 如磷酸鹽和亞磷酸鹽的水解產(chǎn)物；

1.7.7、胺, 如三丁基胺和咪唑啉。

1.8、硅烷有機(jī)基團(tuán)的重點(diǎn)化學(xué)反應(yīng)

1.8.1、烯基硅烷偶聯(lián)劑

CH2＝CH－SiX3

CH2＝CH－(CH2)n－SiX3

a.聚合與共聚反應(yīng)

b.加成反應(yīng)

1.8.2、含氨基的硅烷偶聯(lián)劑

H2N－C3H6Si(OR)3

a.加成反應(yīng)

b.與羧酸衍生物反應(yīng)

1.8.3、含環(huán)氧的硅烷偶聯(lián)劑

a.與氨基加成反應(yīng)

b.環(huán)氧基團(tuán)與羧基反應(yīng)

c.與羥基在強(qiáng)堿或雙金屬催化加成反應(yīng)

1.8.4、含巰基的硅烷偶聯(lián)劑

a.與含不飽和基團(tuán)的有機(jī)物加成反應(yīng)

2、硅烷偶聯(lián)劑應(yīng)用

2.1、硅烷偶聯(lián)劑的功能

2.1.1、是可用作基體間的彈性橋聯(lián)劑，即改善兩種區(qū)別化學(xué)性能材料之間的粘接性，達(dá)到加強(qiáng)制品的機(jī)械、電絕緣、抗老化及憎水等綜合性能的目的；

2.1.2、是可用作材料表面改性劑，賦予防水、防靜電、防霉、防臭、抗血凝及生理惰性等性能；

2.1.3、是用作非交聯(lián)聚合物體系的交聯(lián)固化劑，使其實(shí)現(xiàn)常溫常壓固化。

2.2、硅烷在涂料中的應(yīng)用

2.2.1、加強(qiáng)附著力

a.在有機(jī)聚合物與無機(jī)氧化物之間增多附著力

b.在難附著的有機(jī)底材上加強(qiáng)附著力

2.2.2、交聯(lián)劑（加強(qiáng)耐水性）

a.可反應(yīng)性聚合物

b.擁有潮氣固化反應(yīng)的特點(diǎn)

2.3、硅烷在橡膠中的應(yīng)用

硅烷偶聯(lián)劑重點(diǎn)用在白炭黑中，與白炭黑和橡膠起反應(yīng)，重點(diǎn)功效是：

2.3.1、增多白炭黑與橡膠的結(jié)合力

2.3.2、增多制品的耐磨性

2.3.3、減小制品的滾動阻力

2.4、硅烷在膠黏劑中的應(yīng)用

性能優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)異的附著力、加強(qiáng)拉伸強(qiáng)度和彈性

功效原理：Y 暗示乙烯基、環(huán)氧基、氨基、等有機(jī)官能團(tuán)，常與膠黏劑基體樹脂中的有機(jī)官能團(tuán)出現(xiàn)反應(yīng)﹔X暗示氯基、甲氧基、乙氧基等，這些基團(tuán)易水解成硅醇而與無機(jī)材料(玻璃、硅石、金屬等)表面的氧化物或羥基反應(yīng)，生成穩(wěn)定的硅氧鍵。因此呢，通過運(yùn)用硅烷偶聯(lián)劑“分子橋”，把兩種完全區(qū)別的材料粘結(jié)在一塊。

2.5、加強(qiáng)填料填充聚合物性能

2.5.1、加強(qiáng)填料在聚合物中的分散性

韌性哥注：經(jīng)過硅烷處理的填料，能夠與聚合物基材結(jié)合更緊密，在有些填充量比很強(qiáng)的場合，填料加的多，容易出現(xiàn)刮白現(xiàn)象，經(jīng)過硅烷處理的填料，就能避免。

2.5.2、加強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度(撕裂強(qiáng)度, 拉伸強(qiáng)度, 斷裂伸長率, 沖擊強(qiáng)度)

2.5.3、降低擠出和加工過程中產(chǎn)生的熱.

2.5.4、防止過早熱分解.

2.5.5、加強(qiáng)濕態(tài)電氣性能和濕態(tài)機(jī)械性能.

2.6、硅烷的防水性

性能優(yōu)點(diǎn)：

a.明顯的憎水性能

b.明顯降低石膏、水泥等建材的吸水率

c.良好的呼氣透氣性

d.加強(qiáng)建材耐堿、鹽、酸的侵蝕能力

應(yīng)用 : 瓷磚、混凝土 、石材….

硅烷 : YC-1004, YC-1005

2.7、硅烷與烯烴交聯(lián)反應(yīng)

將熱塑性聚乙烯經(jīng)過分子之間的化學(xué)鍵形成三維的分子結(jié)構(gòu), 阻止材料重新熔融的過程。

2.7.1、硅烷交聯(lián)反應(yīng)功效：

a.加強(qiáng)長時(shí)間運(yùn)用溫度

b.加強(qiáng)耐蠕變性

c.加強(qiáng)耐溶劑性

d.加強(qiáng)耐應(yīng)力開裂性

2.7.2、硅烷交聯(lián)反應(yīng)應(yīng)用：

a.電線電纜 – 用于低壓和中壓電力電纜的絕緣

b.管材 – 水管和地板采暖管

c.熱收縮制品 – 電力電纜的片材

d.薄膜 - 耐蠕變和收縮用途

e.生產(chǎn)硅烷交聯(lián)熱塑性橡膠TPV

2.8、硅烷在玻璃纖維中的應(yīng)用

2.9、有機(jī)硅烷對無機(jī)材料的反應(yīng)性

平常硅烷偶聯(lián)劑歸類及型號：

氨基：A-1100, A-1102, A-1110, A-1170

雙氨基：A-1120, A-2120

三氨基：A-1130

異氰酸酯：A-1310

環(huán)氧：A-186, A-187

甲基丙烯酰氧基：A-174

巰基：A-1891

聚硫：A-1289, A-1589

脲基：A-1160, A-1524

乙烯基：A-171, A-151, A-172, A-2171, RC-1

硅脂：A-137, A-162, A-1230, A-1630

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