为了实现生产硅烷交联剂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。为了改善生产硅烷交联剂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。
硅烷偶联剂是一种硅烷,在分子中包含两个不同的化学性质(有机官能团和可水解基团)。分子结构通常为:YR-Si(Men)X4-n-1(其中Y为有机官能团,R为可水解的硅官能团)。通过使用生产硅烷交联剂可以在无机物和有机物之间的界面之间建立“分子桥”,以将性质非常不同的两种材料连接在一起,从而形成有机基体-硅烷偶联剂-无机基体的粘结层。改善复合材料的性能并增加粘结强度。典型的生产硅烷交联剂包括A151(乙烯基三乙氧基硅烷),A171(乙烯基三甲氧基硅烷),A172(乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷)等。
硅烷偶联剂在胶粘剂行业中的具体应用如下:1、在结构粘合剂中,金属和非金属键合,如果使用生产硅烷交联剂类增粘剂,它可以与金属氧化物缩合或与另一种硅烷醇缩合,从而使硅原子与硅酮的表面紧密接触。2、硅烷已在国内外广泛用作玻璃纤维粘合的处理剂。它可以与界面发生化学反应,从而提高结合强度。3、对于橡胶和其他材料的粘合,硅烷增粘剂具有特殊功能。它明显提高了各种橡胶与其他材料的粘合强度。4、有时可以用生产硅烷交联剂解决一般胶粘剂无法解决的粘结问题。
加工对象的单位比表面积的反应点数和生产硅烷交联剂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摩尔的生产硅烷交联剂可以覆盖约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。
二氧化硅具有亲水性的主要原因是二氧化硅的表面被硅烷醇包围,所选的生产硅烷交联剂通常是易于与二氧化硅表面上的羟基反应的化学物质,并且当使用生产硅烷交联剂有机物作为改性剂时,改性效果更好。常用的修饰符如下:(1)有机硅卤素化合物:例如二甲基二氯硅烷和三甲基氯硅烷。(2)有机硅有机化合物:例如聚二甲基硅氧烷(PDMS),六甲基二硅氧烷(MM),八甲基三硅氧烷(MDM)。(3)醇类化合物:如丁醇,戊醇,线性庚醇等。(4)硅氮烷化合物:如六甲基二硅氮烷等。(5)有机聚合物:如聚乙烯醇。(6)硅烷偶联剂:包括六甲基二硅氮烷,六甲基乙基硅氮烷,乙烯基乙氧基硅烷,三甲基乙氧基硅烷,甲基三甲氧基硅烷等。