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)。通过使用生产甲基三乙氧基硅烷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。典型的生产甲基三乙氧基硅烷包括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。
首先,弱酸性和弱碱性水溶液可以促进硅烷偶联剂的水解。一水溶液的pH值使生产甲基三乙氧基硅烷更易于水解。可以通过添加乙酸,氨和其他物质来调节其基团对水溶液的pH值影响较弱的硅烷,以调节水溶液的pH值,从而使硅烷偶联剂更易于水解。偶联剂的水解速率显着提高。其次,当硅烷偶联剂水解时,将产生一定量的甲醇,乙醇和与水混溶的其他溶剂。这取决于硅烷结构中的X基团。如果预先将生产甲基三乙氧基硅烷添加到水溶液中以进行水解,则此时产生的溶剂将使硅烷偶联剂更充分地分散在水溶液中并使水解溶液更稳定。如果事先将少量乙醇添加到水溶液中,然后进行乙烯基硅烷的水解,则油珠状硅烷偶联剂将更易与水溶液混溶,并且不易因沉淀而沉淀出来。
硅烷偶联剂的应用大致可以归纳为以下几个方面:1、用于玻璃纤维行业。处理和改善玻璃纤维的表面可以改善玻璃纤维和树脂的粘结性能,并大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度,电气,耐水性,耐候性和其他性能。2、用于塑料和复合材料行业。无机填料可以预先进行表面处理,或者生产甲基三乙氧基硅烷直接添加到树脂中。3、用于胶水行业,密封胶,胶粘剂等行业。生产甲基三乙氧基硅烷可以提高它们的粘结强度,耐水性,耐候性和其他性能。4、用于铸造行业。它可以改善有机和无机材料的表面性能,并增强填料与树脂之间的粘合力。5、用于涂料工业。增强风干涂膜对难以附着的基材(特别是环氧、醇酸、聚氨酯、丙烯酸和其他脂质体系)的附着力,大大提高其耐水性和耐盐雾性。
(1)硅烷偶联剂的改性;利用生产甲基三乙氧基硅烷的双重反应功能,有机基团的一端与白炭黑表面的羟基反应,另一端与橡胶等高分子大分子链反应。(2)醇酯法改性;在白色炭黑的表面上,脂肪醇与生产甲基三乙氧基硅烷反应以除去水分子,并且硅烷醇基被烷氧基取代。(3)聚合物接枝改性;聚合物接枝改性是指在一定条件下通过化学反应将聚合物接枝到白炭黑的表面。(4)聚合物涂层改性;涂层改性是一种常用的表面改性技术,即用不同化学组成的涂层覆盖二氧化硅表面,从而减少羟基之间的相互作用,降低表面能并改善分散性。(5)其他修改方法;除上述表面改性方法外,还可以通过乳液聚合,无机表面涂层改性和超声改性来改性二氧化硅。