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江西硅烷偶联剂的作用机理

发表时间:2022-11-17 访问量:33651

【概述】

      江西硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子江西有机硅化合物,其通式为RSiX3,式中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙乙烯酰氧基等基团,这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力,X代表能够水解的基团,如卤素、烷氧基、酰氧基等。因此,硅烷偶联剂既能与无机物中的羟基又能与有机聚合物中的长分子链相互作用,使两种不同性质的材料偶联起来,从而改善生物材料的各种性能。因此,广泛应用在在橡胶、塑料、填充复合材料、环氧封装材料、弹性体、涂料、粘合剂和密封剂等方面。

【结构特征】

硅烷偶联剂的结构通式为Y-R-Si-X3,Y代表有机官能基,R代表亚烷基,X代表能够水解的基团。Y主要与有机聚合物反应,而可水解基团X主要控制水解速率。在相同的水解条件下,大基团的可水解基水解速率慢;在酸性环境下,带有较长亚烷基的水解较慢,例如:可水解的烷氧基通常是乙氧基或是甲氧基,在相同的水解条件下,三甲氧基硅烷的水解速率要比三乙氧基硅烷的快。而α-甲基丙烯酰氧基-甲基-三乙氧基硅烷在酸性溶液中其水解速率是γ-甲基丙烯酰氧基-丙基-三乙氧基硅烷的20倍。

【作用机理】

硅烷偶联剂在两种不同性质材料之间的界面作用机理已有多种解释,如化学键理论、可逆平衡理论和物理吸附理论等。但是,界面现象非常复杂,单一的理论往往难以充分说明。通常情况下,化学键合理论能够较好地解释硅烷偶联剂同无机材料之间地作用。根据这一理论,硅烷偶联剂在不同材料界面的偶联过程是一个复杂的液固表面物理化学过程。首先,硅烷偶联剂的粘度及表面张力低,润湿能力较高,对玻璃、陶瓷及金属表面的接触角小,可在其表面迅速铺展开,使无机材料表面被硅烷偶联剂润湿;其次,一旦硅烷偶联剂在其表面铺展开,材料表面被浸润,硅烷偶联剂分子上的两种基团便分别向极性相近的表面扩散,由于大气中的材料表面总吸附着薄薄的水层,一端的烷氧基便水解成硅羟基,取向于无机材料表面,同时与材料表面的羟基发生水解缩聚反应;有机基团则取向于有机材料表面,在交联固化中,二者发生化学反应,从而完成了异种材料间的偶联过程。化学反应的简要方程式如下:

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图1为硅烷偶联剂的作用机理

【种类】

1.有机硅过氧化物偶联剂 有机硅过氧化物偶联剂也是近年来开始研究的一种偶联剂,与传统的偶联剂不同之处在于可水解基团X为—OOR基,特点是过氧基受热后很容易分解成具有高反应能力的自由基,它不仅可以作为有机物与无机物之间的偶联剂,尚可使2种相同或不同的有机物进行偶联,还能与无极性(如聚烯烃和硅橡胶等)的有机物偶联。这就很好地解决了普通有机硅偶联剂存在的2大问题,更可贵之处还在于有机硅过氧化物偶联剂的固化速度快、粘合强度高,从而扩大了有机硅过氧化物偶联剂的适应范围。

2.α-官能团硅烷偶联剂 目前国内外主要采用的硅烷偶联剂是硅原子与有机官能团相隔3个亚甲基的γ-官能团硅烷,具有这种结构的有机硅化合物稳定性较好。

3.长链烷基硅烷偶联剂 长链烷基烷氧基硅烷是一类新型的有机硅化合物,结构通式为YRnSiX3-n,其中n=0~3,X通常为—OCH3和—OC2H5等,Y为长链烷基。代表产品为DH-109,化学名称为甲基十二烷基二甲氧基硅烷,结构式为C12H25CH3Si(OCH3)2。

4.二官能团的硅烷偶联剂 目前常用的硅烷偶联剂为三烷氧基型,但三烷氧基型偶联剂有可能降低基体树脂的稳定性。

5.新型高分子型偶联剂 合成带有活性硅烷基的高分子也是硅烷偶联剂的发展方向之一,这种偶联剂对胶粘剂中的树脂具有更好的相容性,可在被粘物表面形成一个均一面,因而具有更好的粘接效果。 日本NUC公司新开发了1种新型高分子型偶联剂(MMCA),就是在聚硅氧烷的主链上具有硅烷偶联剂基本功能的水解集团和各种有机官能基的高分子化合物。MMCA除具有作为无机-有机界面的粘合助剂的功能外,还可以赋予复合材料耐热性、耐磨性、耐药品性、耐冲击性和疏水性等。

6.改性江西氨基江西硅烷偶联剂 从UCC所开发的A-1100开始,可以衍生出含1个伯氨基和1个仲氨基的双氨基硅烷(A-1120),含1个11个伯氨基和2个仲氨基的三氨基硅烷(A-5162),以及含1个伯氨基和多个仲氨基的多氨基硅烷(Y-5691)等等。这些含游离氨基的硅烷碱性较大,反应活性较高,且随着氨基的增加,塑料制品的挠曲强度也相应增加.


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