耐高溫硅烷偶聯(lián)劑的發(fā)展與應用

硅烷偶聯(lián)劑的發(fā)展與應用

硅烷簡介：有機硅烷又稱硅烷偶聯(lián)劑(silane coupling agents，簡稱SCA)，用硅烷偶聯(lián)劑進行金屬預處理是近年來新興的表面處理工藝，耐高溫硅烷偶聯(lián)劑由于其安全性、無污染、適用廣泛、成本低、對有機涂層有優(yōu)異的粘接性能等優(yōu)點而引起國內外學者們的關注，有機硅烷處理工藝有望取代傳統(tǒng)的磷化、鉻酸鹽鈍化等對環(huán)境容易造成污染的處理工藝。在水性涂料中使用有機硅偶聯(lián)劑助劑，可以顯著的提高涂膜的流平性、爽滑性、光澤、防粘性、耐水性、耐化學品性、耐高溫性、抗沾污性和耐印刷性等。

硅烷的歷史：早在上世紀40年代，Johns Hopkins大學的Ralph K Witt等人在一份寫給軍械局的“秘密”報告中指出，用烯丙基三乙氧基硅烷處理玻璃纖維而制成的不飽和聚酷復合材料的強度為采用硅烷處理玻璃纖維時的兩倍，從而開創(chuàng)了硅烷偶聯(lián)劑實際應用的歷史，并極大地刺激了硅烷偶聯(lián)劑的研究與發(fā)展。耐高溫硅烷偶聯(lián)劑深入開展在環(huán)保無鉻涂料領域的應用研究，可代替許多傳統(tǒng)含鉻的涂料，耐高溫硅烷偶聯(lián)劑適應人類與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

硅烷的應用：硅烷偶聯(lián)劑作為連接兩種不同性質材料的“分子橋”已經在復合材料、涂料、膠粘劑等行業(yè)中得到了廣泛的應用。隨著耐高溫硅烷偶聯(lián)劑它在玻璃纖維增強材料中的應用，合成的種類日益繁多，應用范圍也日益擴大。一種用于水性木器涂料助劑的改性有機硅聚合物，與水性木器涂料的相容性大大提高，能明顯改善涂膜的流平性、潤滑性、光澤、防粘連性和耐化學品性?，F(xiàn)在，硅烷偶聯(lián)劑基本上適用于所有無機材料和有機材料的連接表面，已經被廣泛應用在汽車、航空、電子和建筑等行業(yè)中。

耐高溫硅烷偶聯(lián)劑表面改性設備的選擇

硅微粉表面改性設備的選擇，應根據(jù)其表面改性機理所確定的加工工藝為基準，選擇和配套無污染的表面改性設備。從功能上來看，功能性硅烷多為雜交結構，多數(shù)產品在同一個分子中同時含極性與非極性兩類官能團，可以作為無機材料和有機材料的界面橋梁或者直接參與有機聚合材料的交聯(lián)反應，從而大幅提高材料性能。目前前國內的表面改性設備比較多，但是有些表 面改性設備沒有遵循硅微粉表面改性的機理及工藝要求等制造的，造成耐高溫硅烷偶聯(lián)劑表面改性的效果不好，因此要對購置的改性設備進行改造和配套后才能達到較好的效果。

耐高溫硅烷偶聯(lián)劑表面改性設備的選擇是硅微粉表面改性至關重要的一個環(huán)節(jié)，在選擇表面改性設備時應考慮滿足以下幾點要求：

一是表面改性設備能將硅微粉在動態(tài)狀況下加熱并保溫，保溫時間能夠自動控制。

二是要有排氣裝置，可將表面改性前后脫除的水以蒸氣的方式排出，使硅烷偶聯(lián)劑與粉體產生縮合反應，達到形成共價鍵的效果。

三是保證硅微粉在表面改性機中處在高速動態(tài)的狀況下。

四是表面改性設備應滿足表面改性劑分加的要求。

五是為解決表面改性中產生的假團聚和硬團聚體，一定要進行有效的分級，應有專用的分級設備進行配套。

耐高溫硅烷偶聯(lián)劑作用及功能

硅烷作用的機理和功能

當有機材料和無機材料共混時，有機硅在兩種材料表面顯示出親和力。有機硅的這種雙向功能，被稱為硅烷分子的雙向反應。硅烷偶聯(lián)劑的用量是根據(jù)粉體的比表面積所占的反活性點（如Si-OH）的數(shù)量以及硅烷偶聯(lián)劑覆蓋表面的單分子層、多分子層的厚度等決定的。硅烷通過化學作用，在有機物和無機物兩種材料的縫隙間搭起了橋梁。由于硅烷的作用，兩種材料形成了持久的化學粘接，因此提高了礦物復合材料的耐久性能。當有許多其它材料共混時，硅烷被稱為偶聯(lián)劑，是具用雙向反應的材料，在不同材料間搭起橋梁。