硅烷偶聯(lián)劑Si-780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(huì)受到來(lái)自環(huán)境的損害(如酸雨、紫外線降解、高相對(duì)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。在金屬表面的成膜過(guò)程為：(1)硅烷偶聯(lián)劑經(jīng)水解后，形成具有疏水和親水結(jié)構(gòu)的硅醇。軟的漆膜則相反，不易受砂石或熱沖擊而開(kāi)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(gè)問(wèn)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(guò)程中會(huì)慢慢地發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而也會(huì)使漆膜變脆導(dǎo)致開(kāi)裂。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，道康寧硅烷偶聯(lián)劑Si-780正在通過(guò)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(guò)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(shù)脂具有減少污染、降低VOC、減少工序等優(yōu)點(diǎn)，硅烷偶聯(lián)劑Si-780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(shù)脂的主要手段。在硅烷偶聯(lián)劑這兩類互異的基團(tuán)中，以Y基團(tuán)最為重要，硅烷偶聯(lián)劑Si-780它對(duì)有機(jī)高分子制品的性能影響很大，起決定偶聯(lián)劑性能的作用。用該樹(shù)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。隨著KH 570含量的增加，這些性能逐漸增強(qiáng)；同時(shí)水接觸角增加，表明KH 570與高固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)樹(shù)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。

我國(guó)主要的三類硅烷偶聯(lián)劑Si-780

一是含硫硅烷，2013年中國(guó)含硫硅烷產(chǎn)量約為6.5萬(wàn)噸（折純），占總產(chǎn)量的46.4%。硅烷偶聯(lián)劑Si-780試驗(yàn)現(xiàn)象表明：經(jīng)用量為5%的WD-60硅烷偶聯(lián)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(méi)有發(fā)生變化。該類硅烷偶聯(lián)劑Si-780產(chǎn)品主要用于汽車輪胎制造，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品近年來(lái)技術(shù)水平不斷提高，已通過(guò)世界主要輪胎公司的各類認(rèn)證，在國(guó)外市場(chǎng)開(kāi)拓方面已經(jīng)不存在技術(shù)壁壘，加之國(guó)外生產(chǎn)成本較高，因此國(guó)內(nèi)產(chǎn)品出口量連續(xù)增長(zhǎng)；

二是交聯(lián)劑產(chǎn)品，2013年產(chǎn)量約為3.95萬(wàn)噸，約占總產(chǎn)量的28.2%。主要產(chǎn)品包括肟基，三乙酰氧基，硅酸酯和三乙氧基等幾大類。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，有很多有機(jī)反應(yīng)點(diǎn),是由烷氧基硅烷的R基團(tuán)帶來(lái)的。我國(guó)是世界上較大的有機(jī)硅室溫膠消費(fèi)國(guó)，近年來(lái)我國(guó)有機(jī)硅室溫膠產(chǎn)銷增長(zhǎng)較快；加之有機(jī)硅單體和多晶硅生產(chǎn)迅速增加，為交聯(lián)劑行業(yè)提供了大量廉價(jià)原料，湖北新藍(lán)天等民營(yíng)企業(yè)抓住機(jī)遇，擴(kuò)大生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)硅烷交聯(lián)劑生產(chǎn)規(guī)模因此快速放大，目前也開(kāi)始大量出口；

三是其他功能性硅烷產(chǎn)品，2013年我國(guó)氨基、環(huán)氧基、乙烯基和酰氧基硅烷及其他功能性硅烷產(chǎn)量合計(jì)3.57萬(wàn)噸，約占總產(chǎn)量的25.2%。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Si-780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。由于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，常規(guī)硅烷產(chǎn)品價(jià)格下滑，龍頭企業(yè)在實(shí)現(xiàn)一體化的基礎(chǔ)上，下大力氣開(kāi)發(fā)功能性硅烷產(chǎn)品，使得我國(guó)硅烷品種進(jìn)一步豐富，產(chǎn)量連續(xù)提高。

現(xiàn)階段我國(guó)實(shí)際可生產(chǎn)的硅烷約有300種，硅烷偶聯(lián)劑Si-780根據(jù)官能團(tuán)不同，主要分為含硫、交聯(lián)劑、氨基、環(huán)氧基、乙烯基、酰氧基等大類，其余如飽和烷烴、α硅烷以及硅烷二次加工產(chǎn)品也有很多種類，但產(chǎn)量均不大。2013年中國(guó)硅烷產(chǎn)品品種結(jié)構(gòu)（按產(chǎn)量）。

硅烷偶聯(lián)劑Si-780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(wú)污染的表面改性設(shè)備。與單晶半導(dǎo)體材料相比非晶硅的特點(diǎn)是容易形成極薄的(厚度10nm左右)大面積器件，襯底可以是玻璃、不銹鋼、甚至塑料，硅烷偶聯(lián)劑Si-780表面可以是平面也可是曲面，因此可以制成各種性能優(yōu)異的器件。目前前國(guó)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(méi)有遵循硅微粉表面改性的機(jī)理及工藝要求等制造的，造成硅烷偶聯(lián)劑Si-780表面改性的效果不好，因此要對(duì)購(gòu)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。

硅烷偶聯(lián)劑Si-780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(gè)環(huán)節(jié)，在選擇表面改性設(shè)備時(shí)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(dòng)態(tài)狀況下加熱并保溫，保溫時(shí)間能夠自動(dòng)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(jià)鍵的效果。

三是保證硅微粉在表面改性機(jī)中處在高速動(dòng)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(jí)，應(yīng)有專用的分級(jí)設(shè)備進(jìn)行配套。

硅烷偶聯(lián)劑Si-780注意事項(xiàng)

硅烷特殊注意事項(xiàng)（僅供參考）:

1、硅烷偶聯(lián)劑Si-780系統(tǒng)溫度不可低于-170℉ (-112℃)，否則可能會(huì)吸入空氣形成爆性混合物。

2、不要讓硅烷與重金屬鹵化物或鹵素接觸，硅烷與它們劇烈反應(yīng)。應(yīng)仔細(xì)吹掃系統(tǒng)，以防殘留有脫脂劑，其中所含的鹵素或其他含氯的碳?xì)浠衔铩?

3、用二至三倍的工作壓力對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行加壓檢漏，盡量使用氦氣。此外，還應(yīng)建立和執(zhí)行常規(guī)的檢漏制度。

4、系統(tǒng)檢漏或因其他原因打開(kāi)之后，應(yīng)使用抽真空或惰性氣體吹掃的方法將系統(tǒng)中的空氣吹掃干凈。在打開(kāi)任何裝有硅烷的系統(tǒng)之前必須用惰性氣體吹掃系統(tǒng)。如果系統(tǒng)中的任何部分有死角或可能殘留硅烷的地方，必須抽真空循環(huán)吹掃。

5、應(yīng)將硅烷排放到一個(gè)專門(mén)處理它的地方，盡量是將它燃燒掉。即使硅烷濃度較低也十分危險(xiǎn)，不能暴露在空氣中。硅烷在被惰性氣體稀釋成不可燃的氣體后也可以排空。

6、應(yīng)按照美國(guó)壓縮氣體協(xié)會(huì)的要求儲(chǔ)存和使用壓縮氣體。當(dāng)?shù)乜赡軐?duì)硅烷偶聯(lián)劑Si-780儲(chǔ)存和使用氣體要求有特殊的設(shè)備規(guī)定。