硅烷偶聯(lián)劑應(yīng)用研究

硅烷偶聯(lián)劑在新材料中的應(yīng)用研究

硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用面極廣，可以處理有機(jī)材料，也可以處理無機(jī)材料，通過硅烷偶聯(lián)劑的處理后材料的某些性能會(huì)得到顯著提高。以下介紹幾種硅烷偶聯(lián)劑的在新材料中的具體應(yīng)用研究。

在光材料中的應(yīng)用

西安交大重點(diǎn)研究了硅烷偶聯(lián)劑對太陽電池鋁漿性能的影響及分析，當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑為2.5%時(shí)，有機(jī)載體的表面張力可從約30 mN/m 降低至25.69 mN/m，提高了鋁1粉顆粒之間以及鋁膜與硅片之間的黏附作用，從而減少劃痕和灰化，進(jìn)而可使鋁電極的接觸電阻由0.60 Ω 降低至0.19 Ω。因此硅烷偶聯(lián)既能與無機(jī)填料中的羥基又能與橡膠成分子鏈相互作用,硅烷偶聯(lián)劑kh570使兩種不同性質(zhì)的材料“偶聯(lián),從而改善填充后橡膠的各種性能。

有學(xué)者將目光對準(zhǔn)了玻璃的發(fā)光性能，這種玻璃是硅烷偶聯(lián)劑改性的芪3 摻雜鉛-錫-氟磷酸鹽的玻璃。將含有芪3的改性SnF2粉末摻入低熔點(diǎn)鉛錫氟磷酸鹽玻璃，獲得了芪3摻雜的有機(jī)/無機(jī)雜化玻璃，這種玻璃有更好的投射性和均勻性。

在納米級材料及復(fù)合材料中的應(yīng)用

復(fù)合材料由于其優(yōu)異的性能，越來越受到大家的青睞，但是復(fù)合材料的固有缺點(diǎn)不能消除，通過利用硅烷偶聯(lián)劑的加入可以制備性能更佳的復(fù)合材料。納米材料中加入偶聯(lián)劑后就像增強(qiáng)體一樣，可以顯著提高材料性能。

用硅酸鈉制備納米SiO2乳液，用氯化銨控制粒徑大小,然后與天然膠乳共混共沉制備出SiO2/NR復(fù)合材料。經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的納米SiO2 在復(fù)合材料中分散均勻，力學(xué)性能較好。除了無機(jī)復(fù)合材料，在納米氧化鋅制備中也加入了硅烷偶聯(lián)劑，采用的硅烷偶聯(lián)劑有KH550、KH 560、KH 570對納米ZnO進(jìn)行了改性，研究表明硅烷偶聯(lián)劑KH570改性效果較好，改性后納米ZnO 粉體表面包覆了KH 570，晶型沒有發(fā)生明顯改變但分散性變好。硅烷偶聯(lián)劑的作用機(jī)理是：它分子中有能和有機(jī)聚合物和無機(jī)填料分別進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的官能團(tuán)，其中有能夠水解的基團(tuán)，如氯原子、烷氧基、乙?；?。

除了制備納米級的材料的研究，在復(fù)合材料中也有應(yīng)用，如偶聯(lián)劑在復(fù)合水泥砂漿中應(yīng)用研究，研究結(jié)果表明，0.5%-1%硅烷偶聯(lián)劑的水溶液能較大幅度地提高多種復(fù)合水泥砂漿的抗折強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，且能提高普通水泥砂漿和聚合物改性水泥砂漿的稠度，但會(huì)使其分層度略有增大。又如采用硅烷偶聯(lián)劑KH-550對廢環(huán)氧模塑料粉(廢EMC粉)進(jìn)行表面改性并制備了相應(yīng)的改性廢EMC粉/PVC復(fù)合材料，提高了拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度，而且也大大改善了廢EMC 粉和PVC之間的相容性，提高了界面結(jié)合強(qiáng)度。而兩個(gè)長鏈結(jié)構(gòu)單元?jiǎng)t與大分子發(fā)生纏繞，起到橋梁作用，從而把碳酸鈣與樹脂聯(lián)接起來。

?偶聯(lián)劑的使用

偶聯(lián)劑的使用

選擇偶聯(lián)劑的基本原則是，酸性填料應(yīng)使用堿性官能團(tuán)的偶聯(lián)劑，而堿性填料應(yīng)選用含酸性官能團(tuán)的偶聯(lián)劑。含硅的無機(jī)填料選用硅烷偶聯(lián)劑z佳，含鈣、鋇的無機(jī)填料選用鈦酸酯偶聯(lián)劑效果更好，其它填料視實(shí)際效果確定偶聯(lián)劑的類型與品種。各種不同結(jié)構(gòu)的偶聯(lián)劑可以與相應(yīng)的有機(jī)聚合物相適應(yīng)，一般在使用前都要通過試驗(yàn)才能確定。表面處理法需將硅烷偶聯(lián)劑酸成稀溶液，以利與被處理表面進(jìn)行充分接觸。

偶聯(lián)劑的用量主要取決于涂料中的顏料、填料和其它無機(jī)添加物的總量，在實(shí)際使用中真正起作用的是偶聯(lián)劑所形成的單分子層，因此過多的用量是不必要的，偶聯(lián)劑的用量與其品種和填料的表面積有關(guān)。

硅烷偶聯(lián)劑用途

①硅膠表面處理劑

能對硅橡膠、有機(jī)硅樹脂的粘合性能，大大提高材料表面的可粘接性。硅烷偶聯(lián)劑中其中乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲1基酰氧基硅烷應(yīng)用比較多等。

②用作膠水、密封劑、粘接劑和涂料的增粘劑

能提高它們的粘接強(qiáng)度、耐水、耐氣候等性能。 硅烷偶聯(lián)劑往往可以解決某些硅膠、硅橡膠、金屬電鍍、PET、PP、PPSU難粘接塑料材料粘接難題。

③填充塑料

可預(yù)先對填料進(jìn)行表面處理，也可直接加入樹脂中。能改善填料在樹脂中的分散性及粘合力，改善無機(jī)填料與樹脂之間的相容性，改善工藝性能和提高填充塑料（包括硅橡膠）的機(jī)械、電學(xué)和耐氣候等性能。

偶聯(lián)劑也稱表面處理劑

偶聯(lián)劑也稱表面處理劑，實(shí)際上是一種增加無機(jī)填料與有機(jī)聚合物之間親和力的有機(jī)物質(zhì)。大多數(shù)無機(jī)填料屬親水性，與聚合物難以相 容，如果不經(jīng)過偶聯(lián)處理它們會(huì)造成相間分離。但是經(jīng)過各種偶聯(lián)處理后能使填料表面的親水性變成親有機(jī)物性，偶聯(lián)劑在填料和聚合物之 間通過物理的和化學(xué)的作用使它們緊密相連從而達(dá)到良好的機(jī)械強(qiáng)度。能改善填料在樹脂中的分散性及粘合力，改善工藝性能和提高填充塑料（包括橡膠）的機(jī)械、電學(xué)和耐氣候等性能。

偶聯(lián)劑能夠提高耐久性，主要是因?yàn)橐韵聨讉€(gè)方面：

①粘接界面形成化學(xué)鍵或氫鍵結(jié)合，使界面變得更牢固、更穩(wěn)定。

②改變了環(huán)氧樹脂與填料的結(jié)合性能，使膠層內(nèi)聚強(qiáng)度增加。

③形成了環(huán)氧膠黏劑和被粘物與聚硅氧烷的新界面，防止水分和濕氣滲透到界面，有了阻擋層，增強(qiáng)了抗御環(huán)境腐蝕能力。

?硅烷偶聯(lián)劑在電化學(xué)材料中的應(yīng)用

硅烷偶聯(lián)劑在電化學(xué)材料中的應(yīng)用：

硅烷偶聯(lián)劑對于電化學(xué)材料的影響的研究不是特別多，華南師范大學(xué)研究了硅烷偶聯(lián)劑在鎂電極固封中的作用，可以改善鎂電極的性能。中國器具工業(yè)第五九研究所則是對硅烷偶聯(lián)劑對羰基性鐵粉電磁性能的影響進(jìn)行了研究，降低了顆粒間的吸引力，增加了與有機(jī)基體材料的潤濕性，分散性得到明顯改善。浮法玻璃以錫面對錫面粘接,玻璃試樣的錫浴面與空氣面在紫外光下可區(qū)別開。