新型多功能硅烷偶聯劑在粉體材料中運用的理論與實踐

對于復合材料來說，顆粒與樹脂之間的界面往往是應力集中點和微裂紋發(fā)起點，為了進一步改善界面，有機硅烷偶聯劑，提高材料整體性能，需要采用偶聯劑對其表面進行改性。偶聯劑種類繁多，硅烷偶聯劑正是其中之一。

硅烷偶聯劑（簡稱“SCA”或“硅烷”）是能同時與極性物質和非極性物質產生一定結合力，把兩種性質完全不同的材料連接在一起的化合物硅，其通式可表示為R-SiX3。身為偶聯劑中被應用得早、廣泛的一員，硅烷偶聯劑發(fā)展至今已有近70年的歷史，幾乎可以與任何一種材料交聯，包括熱固性材料、熱塑性材料、橡膠及無機材料等，因此應用十分廣泛。

但隨著現代復合材料研究的不斷發(fā)展，廣東硅烷偶聯劑，對硅烷偶聯劑性能要求越來越高，不同功能、不同要求的新產品被陸續(xù)被研制和開發(fā)出來。其新型多功能硅烷便是其中一員，具有如下優(yōu)勢：

①硅烷偶聯劑和無機填料的表面包覆率更高；

②和有機樹脂的相容性更廣；

③硅烷偶聯劑功能特點更明顯；

④填料添加量更大，使下游客戶的生產成本降低更明顯。

硅烷偶聯劑種類和用量對改性鋁性能的影響

為了研究硅烷偶聯劑種類和用量對改性鋁性能的影響，南京能德新材料公司針對不同種類的硅烷偶聯劑改性處理顏料鋁做了實驗。

通過實驗，有機功能偶聯劑價格，我們得知未改性的顏料鋁具有疏水性，無法分散在水性體系中，全部漂浮于水面；相比其他三種硅烷偶聯劑，而經硅烷偶聯劑WD-60表面改性后的顏料鋁，能大部分懸浮在水性體系中，親水性較好，光澤性略有降低但不明顯。本研究初步選用WD-60硅烷偶聯劑作為鋁顏料表面改性劑。

硅烷偶聯劑的用量以其在水解溶液中的濃度來表示。

通過實驗可以表明，當硅烷偶聯劑含量較少時，顏料鋁部分漂浮于水面，因為WD-60未能完全包覆于鋁表面形成致密親水性包覆膜層；當WD-60含量較高時，鋁顏料發(fā)生部分沉淀，顏料光澤性明顯降低，因為顏料表面過多的硅烷偶聯劑發(fā)生縮聚反應導致團聚下沉。硅烷偶聯劑試驗現象表明：經用量為5%的WD-60硅烷偶聯劑包覆改性后的顏料鋁在水性體系中分散穩(wěn)定性明顯提高，顏料外觀基本沒有發(fā)生變化。

功能性硅烷與硅橡膠、硅油及硅樹脂并稱為有機硅材料四大門類；從結構上來說，通常將主鏈為-Si-O-C-結構的有機硅小分子統(tǒng)稱為功能性硅烷，而將主鏈為-Si-O-Si-結構的小分子中間體和聚合物大分子一般稱之為硅氧烷，即硅橡膠、硅油及硅樹脂產品；從功能上來看，功能性硅烷多為雜交結構，多數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反應，從而大幅提高材料性能。

功能性硅烷有下列不同分類方法：按活性有機基團與Si的相對取代位置可分為γ-取代和α-取代兩種類型；按可水解基團官能度分為三官能和雙官能兩種，其中三官能占市場絕大部分；硅烷偶聯劑按取代基種類分類更多，其中含硫基、氨基類、鏈烯基類、環(huán)氧基類、酰氧基類是國內生產和消費較大的品種。按用途可分為偶聯劑和交聯劑兩大類。

硅烷品種眾多，其用途主要根據官能團品種及結構決定，硅烷偶聯劑主要應用領域包括橡膠、復合材料、塑料、粘合劑等領域，跨度非常廣。硅烷在橡膠中主要指輪胎加工用途，復合材料中主要指對材料中無機材料和有機材料之間進行界面處理用途，粘合劑則主要指室溫硫化硅橡膠使用的交聯劑以及其他非硅類粘合劑的應用，塑料主要是指聚烯烴加工用途。其他行業(yè)如紡織、涂料、油墨等行業(yè)也有涉足，但受產品質量和牌號限制，國產硅烷在這幾個消費領域所占比例較小。

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