硅烷偶聯(lián)劑

是一類分子中同時含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)的有機(jī)硅化合物，用以改善聚合物與無機(jī)物實際粘接強(qiáng)度。這既可能是指真正粘接力的提高，也可能是指浸潤性、流變性和其它操作性能的改進(jìn)。偶聯(lián)劑還可能對界面區(qū)域產(chǎn)生改性作用，信越硅烷偶聯(lián)劑以增強(qiáng)有機(jī)相與無機(jī)相的邊界層。

因此，硅烷偶聯(lián)劑廣泛運(yùn)用于膠黏劑、涂料和油墨、橡膠、鑄造、玻璃纖維、電纜、紡織、塑料、填料、表面處理等行業(yè)。

信越硅烷偶聯(lián)劑其經(jīng)典產(chǎn)物可用通式XSiR3表示。

式中，X為非水解基團(tuán)，包括鏈烯基（主要為Vi）以及末端帶有Cl、NH2等官能團(tuán)的烴基，即碳官能基；R為可水解基團(tuán)，包括OMe、OEt等。

X中所帶的官能團(tuán)容易和有機(jī)聚合物中的官能團(tuán)，如OH、NH2、COOH等反應(yīng)，從而使硅烷和有機(jī)聚合物連接；通過實驗可以表明，當(dāng)硅烷偶聯(lián)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。能團(tuán)水解時，則Si-R轉(zhuǎn)化成Si-OH，并副生HR，如MeOH、EtOH等。而Si-OH既可與其他分子中的Si-OH或被處理基材表面的Si-OH發(fā)生縮合脫水反應(yīng)形成Si-O-Si鍵結(jié)合，甚至還可與某些氧化物反應(yīng)，生成穩(wěn)定的Si-O鍵合，從而使硅烷得以和無機(jī)物或金屬連接。

信越硅烷偶聯(lián)劑在零件中的應(yīng)用

硅烷還有一潛在應(yīng)用是制造陶瓷發(fā)動機(jī)零件尤其是使用硅烷制造硅化物( Si3N4 , SiC等) 微粉技術(shù)越來越受重視。美、日等國正在花成億美元開發(fā)用硅、氮化硅和碳化硅微粉制造耐高溫、高強(qiáng)度、高化學(xué)穩(wěn)定性陶瓷。使用硅烷氣相反應(yīng)的方法制備的微粉純度較高, 粒度細(xì)而勻, 可使陶瓷零部件性能大大提高。普通的硅酮密封膠表面不能刷漆上色，只能根據(jù)用戶需求調(diào)配成用戶所需的顏色。信越硅烷偶聯(lián)劑其應(yīng)用領(lǐng)域極廣, 例如汽車發(fā)動機(jī)的閥門和透平增壓器轉(zhuǎn)子已實用化, 高速軸承和刀具已商品化, 用于內(nèi)燃機(jī)可使工作溫度高達(dá)1400℃ , 大大提高熱機(jī)效率, 信越硅烷偶聯(lián)劑適用多種燃料, 延長使用壽命; 此外還可作為火箭的隔熱瓦和隱身保護(hù)層。

信越硅烷偶聯(lián)劑在汽車業(yè)中的應(yīng)用

汽車彩色底漆外要加一道清漆。這道清漆會受到來自環(huán)境的損害(如酸雨、紫外線降解、高相對濕度和高溫)，涂料表面還要遭受馬路上的砂石沖擊和研磨劑的刮擦傷。通常，硬漆膜的抗刮傷性好；但交聯(lián)度高，導(dǎo)致漆膜變脆，使其抗砂石和受熱沖擊性差。軟的漆膜則相反，不易受砂石或熱沖擊而開裂，但抗劃傷性、防水斑和酸蝕性減弱。由此，人們想到了在低交聯(lián)度的清漆中加入用硅烷偶聯(lián)劑表面處理的膠體二氧化硅，這種表面有反應(yīng)性的微?？梢蕴岣咔迤岬目箘潅?。但另一個問題又出現(xiàn)了，涂料中的殘余活性基團(tuán)如Si-OH、Si-OR在后期的大氣老化過程中會慢慢地發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而也會使漆膜變脆導(dǎo)致開裂。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。為此加入活性基團(tuán)少的線性結(jié)構(gòu)的硅氧烷，既可避免漆膜變脆，又能獲得如同加入膠體二氧化硅一樣的好處。

為了適應(yīng)環(huán)保需要，道康寧信越硅烷偶聯(lián)劑正在通過研發(fā)有機(jī)硅類抗摩擦降噪音的汽車涂料，以解決汽車在日常使用過程所出現(xiàn)的噪音和摩擦聲。

采用 γ-甲酰氧丙基氧硅烷(KH 570)與甲酸酯類單體、酸及其酯類單體等共聚合成的有機(jī)硅改性高固體分羥基酸樹脂具有減少污染、降低VOC、減少工序等優(yōu)點，信越硅烷偶聯(lián)劑是目前綠色汽車涂料的主要品種之一。由于KH 570的活性與酸酯相近，因此易于共聚。將硅烷中鍵能大、表面能低的Si-O鍵引入，是改性酸樹脂的主要手段。用該樹脂制備的汽車涂料具有較高的鉛筆硬度、附著力好、耐沖擊性、耐酸性和耐堿性俱佳。由于這個原因，應(yīng)該對硅烷進(jìn)行選擇，保證選擇的硅烷能提供礦物填料和高分子材料最適宜的化學(xué)粘結(jié)性能。隨著KH 570含量的增加，這些性能逐漸增強(qiáng)；同時水接觸角增加，表明KH 570與高固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)樹脂形成的網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)使涂膜表面疏水性逐漸增加。

信越硅烷偶聯(lián)劑的發(fā)展與應(yīng)用

硅烷偶聯(lián)劑的發(fā)展與應(yīng)用

硅烷簡介：有機(jī)硅烷又稱硅烷偶聯(lián)劑(silane coupling agents，簡稱SCA)，用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行金屬預(yù)處理是近年來新興的表面處理工藝，信越硅烷偶聯(lián)劑由于其安全性、無污染、適用廣泛、成本低、對有機(jī)涂層有優(yōu)異的粘接性能等優(yōu)點而引起國內(nèi)外學(xué)者們的關(guān)注，有機(jī)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。結(jié)果表明，金屬表面硅烷處理工藝技術(shù)可以取代涂裝前磷化及鉻化處理，且信越硅烷偶聯(lián)劑技術(shù)具有常溫處理、無污染的特點，可廣泛應(yīng)用于涂裝前處理與防腐領(lǐng)域。

硅烷的歷史：早在上世紀(jì)40年代，Johns Hopkins大學(xué)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(fù)合材料的強(qiáng)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(yīng)用的歷史，并極大地刺激了硅烷偶聯(lián)劑的研究與發(fā)展。由此，人們想到了在低交聯(lián)度的清漆中加入用硅烷偶聯(lián)劑表面處理的膠體二氧化硅，這種表面有反應(yīng)性的微粒可以提高清漆的抗劃傷。

硅烷的應(yīng)用：硅烷偶聯(lián)劑作為連接兩種不同性質(zhì)材料的“分子橋”已經(jīng)在復(fù)合材料、涂料、膠粘劑等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著信越硅烷偶聯(lián)劑它在玻璃纖維增強(qiáng)材料中的應(yīng)用，合成的種類日益繁多，應(yīng)用范圍也日益擴(kuò)大。由于基礎(chǔ)聚合物的低表面能和高的滲透力，信越硅烷偶聯(lián)劑使其對多數(shù)無機(jī)、金屬和塑料基材具有良好的濕潤能力，從而對基材能產(chǎn)生良好黏附性?，F(xiàn)在，硅烷偶聯(lián)劑基本上適用于所有無機(jī)材料和有機(jī)材料的連接表面，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車、航空、電子和建筑等行業(yè)中。