使用有机硅烷偶联剂后提高的结合强度是一系列复杂因素的结合,例如润湿,表面能,边界层吸附,极性吸附,酸碱相互作用等。预先选择的有机硅烷偶联剂可以遵循以下规则:不饱和聚酯可以选择乙烯基,环氧和甲基丙烯酰基类有机硅烷偶联剂;环氧树脂应选择环氧基或氨基型现货丙基三甲氧基硅烷;酚醛树脂应使用氨基或脲基有机硅烷偶联剂;烯烃聚合物应使用乙烯基型有机硅烷偶联剂;硫磺硫化橡胶应使用巯基型有机硅烷偶联剂。选择现货丙基三甲氧基硅烷的一般原则。
加工对象的单位比表面积的反应点数和现货丙基三甲氧基硅烷覆盖的表面厚度是决定基材表面硅化所需偶联剂数量的关键因素。为了获得单分子层的覆盖率,首先需要确定衬底的SiOH含量。众所周知,大多数硅质基材的SiOH含量为4-12 / m2,因此,如果均匀分布,则1摩尔的现货丙基三甲氧基硅烷可以覆盖约7500m2的基材。对于具有多个可水解基团的硅烷偶联剂,由于自缩合反应的缘故,计算精度会受到一定程度的影响。如果使用Y3SiX处理基板,则可以获得与计算值一致的单层覆盖率。但是,由于Y 3 SiX价格昂贵并且覆盖物的耐水解性差,因此没有实用价值。另外,基板表面上的Si-OH的数量也随加热条件而变化。如果用碱性清洁剂处理基材表面,则会形成硅烷醇阴离子。
硅烷偶联剂是通过在氯铂酸的催化下,添加氯仿硅(HSiCl3)和具有反应性基团的不饱和烯烃而得到的,然后进行醇解。现货丙基三甲氧基硅烷本质上是具有有机官能团的硅烷的一种。在其分子中,它还具有可与无机材料和有机材料化学键合的反应基团,用于化学键合。可以用通式Y(CH2)nSiX3表示,其中n = 0〜3; X-可水解基团;可以与树脂反应的Y-有机官能团。 X通常为氯基,甲氧基,乙氧基,甲氧基乙氧基,乙酰氧基等。当这些基团水解时,形成硅烷醇(Si(OH)3),其与现货丙基三甲氧基硅烷形成硅氧烷。 Y是乙烯基,氨基,环氧基,甲基丙烯酰氧基,巯基或脲基。这些反应性基团可以与有机物质反应而键合。
早在1940年代,约翰·霍普金斯大学的Ralph K Witt等人在向海军军械局提交的“秘密”报告中指出,玻璃纤维已用烯丙基三乙氧基硅烷处理过。所得的不饱和聚合物复合材料的强度是用乙基三氯硅烷处理的玻璃纤维的强度的两倍,从而打开了现货丙基三甲氧基硅烷的实际应用历史,很大地刺激了硅烷偶联剂的研究和开发。硅烷的应用:硅烷偶联剂作为连接两种性质不同的材料的“分子桥”,已广泛用于复合材料,涂料,胶粘剂和其他行业。随着其在玻璃纤维增强材料中的应用,合成的种类正在增加,并且应用范围也在扩大。现在,现货丙基三甲氧基硅烷基本上可用于所有无机材料和有机材料的连接表面,并已广泛用于汽车,航空,电子和建筑等行业。