耐高溫硅烷偶聯(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，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(jī)涂層有優(yōu)異的粘接性能等優(yōu)點(diǎn)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。在水性涂料中使用有機(jī)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(xué)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(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(shí)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。耐高溫硅烷偶聯(lián)劑深入開展在環(huán)保無鉻涂料領(lǐng)域的應(yīng)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(yīng)人類與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

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。隨著耐高溫硅烷偶聯(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。一種用于水性木器涂料助劑的改性有機(jī)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(xué)品性。現(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。

耐高溫硅烷偶聯(lián)劑表面改性設(shè)備的選擇

硅微粉表面改性設(shè)備的選擇，應(yīng)根據(jù)其表面改性機(jī)理所確定的加工工藝為基準(zhǔn)，選擇和配套無污染的表面改性設(shè)備。從功能上來看，功能性硅烷多為雜交結(jié)構(gòu)，多數(shù)產(chǎn)品在同一個分子中同時含極性與非極性兩類官能團(tuán)，可以作為無機(jī)材料和有機(jī)材料的界面橋梁或者直接參與有機(jī)聚合材料的交聯(lián)反應(yīng)，從而大幅提高材料性能。目前前國內(nèi)的表面改性設(shè)備比較多，但是有些表 面改性設(shè)備沒有遵循硅微粉表面改性的機(jī)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(shè)備進(jìn)行改造和配套后才能達(dá)到較好的效果。

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

一是表面改性設(shè)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(chǎn)生縮合反應(yīng)，達(dá)到形成共價鍵的效果。

三是保證硅微粉在表面改性機(jī)中處在高速動態(tài)的狀況下。

四是表面改性設(shè)備應(yīng)滿足表面改性劑分加的要求。

五是為解決表面改性中產(chǎn)生的假團(tuán)聚和硬團(tuán)聚體，一定要進(jìn)行有效的分級，應(yīng)有專用的分級設(shè)備進(jìn)行配套。

耐高溫硅烷偶聯(lián)劑作用及功能

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，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(diǎn)（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(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，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。