信越硅烷偶聯劑國內外研究發(fā)展

硅烷處理技術可以有效地用于鐵、鋁、銅、鋅、鎂及合金的防護。

對金屬表面硅烷處理工藝技術及處理后的功能特性進行了研究。因此，硅烷偶聯劑廣泛運用于膠黏劑、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)。分別進行了中性鹽霧、銅加速醋酸鹽霧、電偶腐蝕、大氣暴露和海水浸泡試驗。結果表明，金屬表面硅烷處理工藝技術可以取代涂裝前磷化及鉻化處理，且信越硅烷偶聯劑技術具有常溫處理、無污染的特點，可廣泛應用于涂裝前處理與防腐領域。

采用KH-550硅烷溶液對AZ31鎂合金試片進行硅烷化處理，通過浸泡和電化學測試技術評定出8%的硅烷溶液中浸涂50s表干后在100℃陳化0.5h所形成的硅烷膜層與鎂合金基體之間的界面結合較好，信越硅烷偶聯劑并很好地抑制了鎂合金的腐蝕，提高了其耐腐蝕性能。加之有機硅單體和多晶硅生產迅速增加，為交聯劑行業(yè)提供了大量廉價原料，湖北新藍天等民營企業(yè)抓住機遇，擴大生產，國內硅烷交聯劑生產規(guī)模因此快速放大，目前也開始大量出口。

哈爾濱化工研究所選取了一種新型的金屬表面防護硅烷化處理試劑——乙烯基硅烷,并使其在水和醇混合溶劑中水解,水解過程穩(wěn)定性好,且能保證硅羥基的含量。因此，新型的環(huán)保、節(jié)能、低排放、低使用成本的硅烷金屬表面處理技術成為國內外技術人員研究的重點。通過耐水性測試、鹽水浸泡測試、耐酸堿性測試、3%CuSO4溶液點蝕實驗結果表明,該新型的金屬表面防護硅烷化處理試劑耐水性、耐鹽水性、耐酸堿性、耐CuSO4溶液點蝕性性能良好,同時具有環(huán)保、成本低等優(yōu)點,經硅烷處理的金屬表面的耐蝕性能優(yōu)于傳統的磷化技術。

然后對熱鍍鋅鋼及鋁合金表面硅烷膜層進行了一系列研究，研究了單一硅烷對鋁合金及熱鍍鋅鋼防護性能的影響；隨后采用了納米添加劑及稀土改性技術研究硅烷薄膜層對其機械性能及耐腐蝕性的影響，后提出適用性更廣的混合硅烷處理法。

采用電化學阻抗測試(EIS)研究了鋁合金膜層的耐蝕性及自愈性，發(fā)現在膜層具有自愈性能，掃描振蕩電極技術(SVET)測試結果也進一步證實了膜層的自愈性。

研究了硅氧烷膜層對銅表面的防護性能，發(fā)現含有硫醇鍵的硅烷與銅表面結合良好，信越硅烷偶聯劑并可顯著抑制表面陽極反應，從而有效提高銅的防腐性能。

信越硅烷偶聯劑在汽車業(yè)中的應用

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。在這個網絡中，有很多有機反應點,是由烷氧基硅烷的R基團帶來的。通常，硬漆膜的抗刮傷性好；但交聯度高，導致漆膜變脆，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度的清漆中加入用硅烷偶聯劑表面處理的膠體二氧化硅，這種表面有反應性的微?？梢蕴岣咔迤岬目箘潅?。但另一個問題又出現了，涂料中的殘余活性基團如Si-OH、Si-OR在后期的大氣老化過程中會慢慢地發(fā)生交聯反應，從而也會使漆膜變脆導致開裂。為此加入活性基團少的線性結構的硅氧烷，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。

為了適應環(huán)保需要，道康寧信越硅烷偶聯劑正在通過研發(fā)有機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。硅烷作為含硅薄膜和涂層的應用已從傳統的微電子產業(yè)擴展到鋼鐵、機械、化工和光學等各個領域。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。隨著KH 570含量的增加，這些性能逐漸增強；同時水接觸角增加，表明KH 570與高固體質量分數樹脂形成的網狀交聯結構使涂膜表面疏水性逐漸增加。

幾點介紹信越硅烷偶聯劑功能

硅烷偶聯劑的功能從幾個方面進行說明。

首先是化學交互作用，更準確說是信越硅烷偶聯劑化學反應，硅烷中帶的有機基團和有機高分子材料的相容性是非常重要的，但對礦物填料和高分子材料的化結來說這并不是必需的。一般要求Y基團要與有機高分子材料能很好的相溶，并能起到偶聯的作用。由于這個原因，應該對硅烷進行選擇，保證選擇的硅烷能提供礦物填料和高分子材料適宜的化學粘結性能。

第二，硅烷的作用可以用相互貫穿的網絡理論來解釋。由于硅烷的作用，兩種材料形成了持久的化學粘接，因此提高了礦物復合材料的耐久性能。這種被稱為IPN的理論被廣泛采用，用來解釋有機物和無機物的粘合機理。IPN理論的實質內容是：硅烷在高分子材料中提供一個三維空間網絡傳播功能，信越硅烷偶聯劑促使兩種不同材料接觸面積的增加和纏結分子網絡的增加。為形成這種三維空間網絡，硅烷首先與填料表面發(fā)生反應，然后與其他硅烷分子反應，形成硅氧烷網絡。在這個網絡中，有很多有機反應點,是由烷氧基硅烷的R基團帶來的。