邁圖硅烷偶聯(lián)劑在橡膠業(yè)的應(yīng)用

20世紀(jì)70年代， 日本首先將熱硫化除有機(jī)硅彈性體乳液和酸乳液拼混使用外，近來(lái)開發(fā)的有機(jī)硅一酸共聚改性的硅丙建筑乳膠漆在高層次建筑涂料中極具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。為緊隨國(guó)際建筑涂料的先進(jìn)水平，我國(guó)已經(jīng)開發(fā)出超耐候、耐水性、耐污染、高光澤的有機(jī)硅一酸乳膠漆，主要滿足建筑外墻裝飾及戶外設(shè)備防護(hù)和裝飾用環(huán)保型防污涂料。身為偶聯(lián)劑中被應(yīng)用得最早、最廣泛的一員，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。該乳膠漆的基料是有機(jī)硅改性酸樹脂，配上可以與基料交聯(lián)固化的活性助劑，邁圖硅烷偶聯(lián)劑使產(chǎn)品具有良好的貯存穩(wěn)定性，涂覆后可在室溫下交聯(lián)固化，形成三維結(jié)構(gòu)高分子。合成工藝示意圖見圖2。

(HTV)硅橡膠用于導(dǎo)電硅橡膠按鍵這一生產(chǎn)領(lǐng)域。在硅橡膠按鍵上印刷文字和符號(hào)主要的材料是有機(jī)硅涂料(或油墨)。隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保及節(jié)能減排的重視程度不斷提高，在未來(lái)的時(shí)間里，涂裝行業(yè)的環(huán)保及能耗問題將會(huì)越來(lái)越突出，硅烷化處理在此方面有了很大程度的改善。因此以HTV硅橡膠、縮合型室溫硫化(RTV)硅橡膠和加成型液體硅橡膠為基料，配以填料、顏料、助劑和溶劑等制備的透明(清漆)或不透明的有色涂料(色漆)開始規(guī)模生產(chǎn)。它們是繼硅樹脂涂料后又開發(fā)的一類新型有機(jī)硅涂料，邁圖硅烷偶聯(lián)劑主要用作絕緣憎水涂層、耐燒蝕涂層、電子元器件內(nèi)保護(hù)涂料、印刷、電子材料表面涂覆等，現(xiàn)在使用較廣的有瓷絕緣子防污閃涂料、各類按鍵涂料(或油墨)和電子器件的表面涂料等。

硅橡膠涂料分為導(dǎo)電油墨、絲網(wǎng)印刷油墨、移印油墨、噴涂和刷涂涂料、消光涂料和耐磨涂料等。

邁圖硅烷偶聯(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)，邁圖硅烷偶聯(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。Si-OH既可與其它分子中的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（如氧化鋁、氧化鐵、氧化鋯、氧化鈦、氧化鎳等）反應(yīng)，生成穩(wěn)定的Si-O鍵合，從而使硅烷得以和無(wú)機(jī)物或金屬連接。

邁圖硅烷偶聯(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，或者保持游離狀態(tài)。

邁圖硅烷偶聯(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(wú)機(jī)材料共混時(shí)，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)。硅烷通過化學(xué)作用，在有機(jī)物和無(wú)機(jī)物兩種材料的縫隙間搭起了橋梁。在國(guó)內(nèi)，硅烷改性聚醚膠已成為密封膠行業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)，未來(lái)發(fā)展前景看好。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(shí)，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。

幾點(diǎn)介紹邁圖硅烷偶聯(lián)劑功能

硅烷偶聯(lián)劑的功能從幾個(gè)方面進(jìn)行說明。

首先是化學(xué)交互作用，更準(zhǔn)確說是邁圖硅烷偶聯(lián)劑化學(xué)反應(yīng)，硅烷中帶的有機(jī)基團(tuán)和有機(jī)高分子材料的相容性是非常重要的，但對(duì)礦物填料和高分子材料的化結(jié)來(lái)說這并不是必需的。由此通過硅烷偶聯(lián)劑可將硅微粉體料與有機(jī)高分子材料之間產(chǎn)生一種良好的界面結(jié)合，使兩者可緊密的結(jié)合到一起。由于這個(gè)原因，應(yīng)該對(duì)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適宜的化學(xué)粘結(jié)性能。

第二，硅烷的作用可以用相互貫穿的網(wǎng)絡(luò)理論來(lái)解釋。這種被稱為IPN的理論被廣泛采用，用來(lái)解釋有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的粘合機(jī)理。IPN理論的實(shí)質(zhì)內(nèi)容是：硅烷在高分子材料中提供一個(gè)三維空間網(wǎng)絡(luò)傳播功能，邁圖硅烷偶聯(lián)劑促使兩種不同材料接觸面積的增加和纏結(jié)分子網(wǎng)絡(luò)的增加。偶聯(lián)劑還可能對(duì)界面區(qū)域產(chǎn)生改性作用，邁圖硅烷偶聯(lián)劑以增強(qiáng)有機(jī)相與無(wú)機(jī)相的邊界層。為形成這種三維空間網(wǎng)絡(luò)，硅烷首先與填料表面發(fā)生反應(yīng)，然后與其他硅烷分子反應(yīng)，形成硅氧烷網(wǎng)絡(luò)。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。