硅烷偶聯(lián)劑與硅微粉的作用機(jī)理

硅烷偶聯(lián)劑比較成熟的作用機(jī)理是化學(xué)鍵結(jié)合理論：硅烷偶聯(lián)劑中含有兩類不同的化學(xué)官能團(tuán)，硅烷偶聯(lián)劑它的一端能與無(wú)機(jī)材料OH反應(yīng)，形成氫鍵，并在一定的條件下縮合、脫水和固化，形成共價(jià)鍵；另一端又能與有機(jī)高分材料結(jié)合，從而使有機(jī)高分子材料-硅烷偶聯(lián)劑-無(wú)機(jī)材料之間產(chǎn)生一種良好的界面結(jié)合，將兩種性質(zhì)差異較大的材料牢固的結(jié)合在一起。

硅烷偶聯(lián)劑該反應(yīng)過程分為四步：

步是硅烷偶聯(lián)劑中與Si相連的3個(gè)水解基團(tuán)與水反應(yīng)，生成硅醇；

第2步是硅醇之間脫水，縮合成Si-OH的低聚硅氧烷；

第3步是低聚硅氧烷的Si-OH與硅微粉表面上的OH反應(yīng)，形成氫鍵；

第4步是在加熱的過程中產(chǎn)生縮合、脫水及固化反應(yīng)，達(dá)到與硅微粉形成牢固的共價(jià)鍵結(jié)合。剩下的兩個(gè)Si-OH或者與其它硅烷偶聯(lián)劑中的Si-OH縮合，有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑，或者保持游離狀態(tài)。

?硅烷偶聯(lián)劑表面改性工藝的確定原則

根據(jù)所選用的硅烷偶聯(lián)劑與硅微粉反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行確定：

一是首先要將硅微粉進(jìn)行動(dòng)態(tài)加熱到100-110℃，硅烷偶聯(lián)劑，此時(shí)以霧化法加入水解后的硅烷偶聯(lián)劑或復(fù)合偶聯(lián)劑。

二是在硅烷偶聯(lián)劑與反應(yīng)過程中應(yīng)保持一定的反應(yīng)時(shí)間，因不同的反應(yīng)時(shí)間其改性的效果是不同的。這一加熱反應(yīng)過程是硅烷偶聯(lián)劑脫水、縮合與固化，以使硅烷偶聯(lián)劑與硅微粉形成穩(wěn)定和牢固的共價(jià)鍵結(jié)合。

三是經(jīng)偶聯(lián)劑改性的粉體，都會(huì)產(chǎn)生假結(jié)顆粒和縮合后產(chǎn)生的硬顆粒，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)了很大的影響，所以硅烷偶聯(lián)劑一定要進(jìn)行有效分級(jí)，只有這樣才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

對(duì)于復(fù)合材料來(lái)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(duì)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(jiǎn)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，把兩種性質(zhì)完全不同的材料連接在一起的化合物硅，新型硅烷偶聯(lián)劑，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(wú)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(duì)硅烷偶聯(lián)劑性能要求越來(lái)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(lái)。其新型多功能硅烷便是其中一員，具有如下優(yōu)勢(shì)：

①硅烷偶聯(lián)劑和無(wú)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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