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,从而打开了生产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,生产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。
丙烯酸乳液是水性涂料的主要成膜物质之一,在水性涂料的原料中占很大比例。它主要用于建筑,防水,包装,纺织,水性油墨和拼图胶等行业。它是一种无毒,无刺激,环保且具有出色的物理和化学特性的环保化学原料。 2019年,全球生产丙基三甲氧基硅烷的生产能力约为630万吨,丙烯酸乳液的需求约为650万吨。总体情况供不应求。未来几年生产丙基三甲氧基硅烷的市场规模将继续增长,预计到2025年将达到894万吨。预计到2020年,国内涂料市场将超过2800万吨,涂料行业丙烯酸乳液的市场需求约为350万吨。在未来几年中,预计我国丙烯酸乳液行业的市场规模将继续增加。
为了实现生产丙基三甲氧基硅烷增强树脂在各个领域的应用,非常有必要研究如何确保其性能的优越性。复合材料的性能不仅与增强纤维和基体树脂的性能和含量有关,而且在很大程度上还取决于纤维与基体树脂之间的界面粘结强度。为了确保有效的应力传递并获得更好的综合机械性能,良好的界面粘合是必要的。为了改善生产丙基三甲氧基硅烷和树脂界面的粘合性能,通常需要对纤维表面进行处理。处理方法有很多,例如热处理,酸碱蚀刻处理,偶联剂处理等,其中偶联剂处理是常用的处理方法。
(1)热固性树脂;玻璃纤维增强环氧树脂,为了满足焊料合金中使用的环氧树脂层压板的电性能和耐热性要求,建议使用生产丙基三甲氧基硅烷作为热固性复合材料的树脂改性剂。(2)半导体封装;封装半导体是硅烷偶联剂在环氧模塑化合物中用作半导体密封剂以提高复合材料的耐湿性和电性能的较普遍用途。(3)涂层砂;铸件由耐火骨料(砂)和粘结剂组成。制成的铸件的质量反映了施加在砂粒表面的粘合剂的强度。(4)热塑性的;与热固性树脂相比,在热塑性树脂中使用生产丙基三甲氧基硅烷获得的结果通常较低。(5)树脂改性;硅烷偶联剂的使用不限于复合材料的界面。树脂改性可以制造出具有独特和卓越特性的高性能树脂。
硅烷偶联剂是一种同时包含两种化学性质不同的有机硅化合物的分子,用于提高聚合物与无机物的实际结合强度。这可能意味着真正的附着力增加,或者润湿性,流变性和其他处理性能得到改善。偶联剂还可以修饰界面区域以增强有机相和无机相之间的边界层。因此,生产丙基三甲氧基硅烷被广泛用于胶粘剂,涂料和油墨,橡胶,铸件,玻璃纤维,电缆,纺织品,塑料,填料,表面处理等行业。硅烷交联剂是指含有两个或多个硅官能团的硅烷,它们可以在线性分子之间架桥,从而多个线性分子或微分支的大分子与聚合物可以相互键结和交叉连接成三维网络结构,促进或介导聚合物分子链之间共价键或离子键的形成。生产丙基三甲氧基硅烷用于水性压敏胶,水性丙烯酸胶粘剂,涂料,皮革涂饰剂等。
仅使用生产丙基三甲氧基硅烷的转化膜产品的转化膜薄,耐腐蚀性差。尽管它们可以改善涂层和金属基材之间的结合力,但金属基材在涂层之前容易生锈。该转化涂层层难以满足各工序之间的防锈要求,因此有必要添加其他成膜材料以进行复合以改善转化膜性能的所有方面。可以添加成膜材料,例如氟锆酸,硼酸盐和钼酸盐等。由于这些物质大多数是水溶性无机物质,因此不能直接与硅烷偶联剂混溶,因此需要水作为载体生产丙基三甲氧基硅烷与无机物共存,需要将油溶性硅烷偶联剂加入水中进行水解处理。如果不进行水解处理,硅烷偶联剂将像小油珠一样漂浮在水溶液中,并且不能均匀地分散在水溶液中,这将大大降低硅烷偶联剂的作用。