硅烷作用的機(jī)理和功能

當(dāng)有機(jī)材料和無機(jī)材料共混時(shí)，有機(jī)硅在兩種材料表面顯示出親和力。有機(jī)硅的這種雙向功能，被稱為硅烷分子的雙向反應(yīng)。硅烷通過化學(xué)作用，在有機(jī)物和無機(jī)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(xué)粘接，因此提高了礦物復(fù)合材料的耐久性能。當(dāng)有許多其它材料共混時(shí)，硅烷被稱為偶聯(lián)劑，是具用雙向反應(yīng)的材料，在不同材料間搭起橋梁。

硅烷表面處理劑可采用以下兩種方法對金屬表面改性：

(1) 浸漬硅烷化法

通過有機(jī)硅烷的特殊結(jié)構(gòu)，金屬工件經(jīng)硅烷處理后，橡膠硅烷偶聯(lián)劑表面會吸附一層類似于磷化晶體的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的超薄有機(jī)納米膜(50~500nm)，同時(shí)在界面形成結(jié)合力很強(qiáng)的Si-O-Me共價(jià)鍵(其中Me為金屬)，橡膠硅烷偶聯(lián)劑可將金屬表面和涂層偶合，具有很好的附著力。

工藝流程：

脫脂→水洗→壓縮空氣吹干金屬表面→浸漬于硅烷溶液中→晾干

(2) 電沉積硅烷化法

優(yōu)化硅烷化金屬表面處理技術(shù)，根據(jù)電沉積理論，陰極電位下金屬表面發(fā)生O2或H2O的去極化生成OH－，而OH－的生成促進(jìn)了硅醇間的縮合反應(yīng)，有利于硅烷膜的形成。

工藝流程：

脫脂→水洗→壓縮空氣吹干金屬表面→硅烷溶液電沉積→ 晾干

由此可見，硅烷化處理可省去表調(diào)及磷化前后的水洗工序，處理時(shí)間大大縮短，減少了污水處理量。

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

硅烷偶聯(lián)劑（簡稱“SCA”或“硅烷”）是能同時(shí)與極性物質(zhì)和非極性物質(zhì)產(chǎn)生一定結(jié)合力，橡膠硅烷偶聯(lián)劑，把兩種性質(zhì)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(lián)劑中被應(yīng)用得早、廣泛的一員，硅烷偶聯(lián)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(lián)，包括熱固性材料、熱塑性材料、橡膠及無機(jī)材料等，因此應(yīng)用十分廣泛。

但隨著現(xiàn)代復(fù)合材料研究的不斷發(fā)展，對硅烷偶聯(lián)劑性能要求越來越高，不同功能、不同要求的新產(chǎn)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橡膠硅烷偶聯(lián)劑和無機(jī)填料的表面包覆率更高；

②和有機(jī)樹脂的相容性更廣；

③橡膠硅烷偶聯(lián)劑功能特點(diǎn)更明顯；

④填料添加量更大，使下游客戶的生產(chǎn)成本降低更明顯。

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