化学中的“桥梁”----硅烷偶联剂

硅烷偶联剂是一类既含有有机官能团,又含有硅官能团的有机硅烷化合物或低聚物,可用于改善有机聚合物和无机物粘接强度。 

 

硅烷偶联剂;偶联剂分子结构的特点是分子中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物的基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲有机物的基团,能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。因此偶联剂被称作“分子桥”,用以改善无机物与有机物之间的界面作用,从而大大提高复合材料的性能,如物理性能、电性能、热性能、光性能等。

硅烷偶联剂最开始用于改进玻璃纤维增强的树脂基复合材料(玻璃钢)制品的性能,随着高分子材料工业的发展,为了改进塑料、橡胶、涂料、粘接剂、密封胶等物理化学性能,降低高分子材料制品生产成本,硅烷偶联剂作为这些材料交联、扩链、接枝的单体或增粘、增强助剂的应用也越来越广泛。

偶联剂的应用场景

硅烷偶联剂的应用大致可归纳为三个方面:

01)表面处理

能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能,大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能,即使在湿态时,它对复合材料机械性能的提高,效果也十分显著。在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍,用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%,其中用得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。

02)填充塑料

可预先对填料进行表面处理,也可直接加入树脂中。能改善填料在树脂中的分散性及粘合力,改善无机填料与树脂之间的相容性,改善工艺性能和提高填充塑料(包括橡胶)的机械、电学和耐气候等性能。

03)用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂

硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。硅烷偶联剂作为增粘剂的作用原理在于它本身有两种基团;一种基团可以和被粘的骨架材料结合;而另一种基团则可以与高分子材料或粘接剂结合,从而在粘接界面形成强力较高的化学键,大大改善了粘接强度。

硅烷偶联剂的应用一般有三种方法:
一是作为骨架材料的表面处理剂;二是加入到粘接剂中,三是直接加入到高分子材料中。从充分发挥其效能和降低成本的角度出发,前两种方法较好。

硅烷偶联剂作为一种有机-无机材料间的“桥梁”,除了广泛应用于硅橡胶、涂料、塑料等领域,其在砖石、陶瓷、木材及水泥等基材上的应用也在不断发展。
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