橡膠硅烷偶聯(lián)劑國內(nèi)外研究發(fā)展

硅烷處理技術(shù)可以有效地用于鐵、鋁、銅、鋅、鎂及合金的防護(hù)。

對金屬表面硅烷處理工藝技術(shù)及處理后的功能特性進(jìn)行了研究。分別進(jìn)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(yàn)。用硅烷氣相沉積技術(shù)制造各種含硅薄膜在高技術(shù)中的應(yīng)用還在與日俱增。結(jié)果表明，金屬表面硅烷處理工藝技術(shù)可以取代涂裝前磷化及鉻化處理，且橡膠硅烷偶聯(lián)劑技術(shù)具有常溫處理、無污染的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于涂裝前處理與防腐領(lǐng)域。

采用KH-550硅烷溶液對AZ31鎂合金試片進(jìn)行硅烷化處理，通過浸泡和電化學(xué)測試技術(shù)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(jié)合較好，橡膠硅烷偶聯(lián)劑并很好地抑制了鎂合金的腐蝕，提高了其耐腐蝕性能。X中所帶的官能團(tuán)容易和有機(jī)聚合物中的官能團(tuán)，如OH、NH2、COOH等反應(yīng)，從而使硅烷和有機(jī)聚合物連接。

哈爾濱化工研究所選取了一種新型的金屬表面防護(hù)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。通過耐水性測試、鹽水浸泡測試、耐酸堿性測試、3%CuSO4溶液點(diǎn)蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該新型的金屬表面防護(hù)硅烷化處理試劑耐水性、耐鹽水性、耐酸堿性、耐CuSO4溶液點(diǎn)蝕性性能良好,同時具有環(huán)保、成本低等優(yōu)點(diǎn),經(jīng)硅烷處理的金屬表面的耐蝕性能優(yōu)于傳統(tǒng)的磷化技術(shù)。偶聯(lián)劑作用過程B?Arkles根據(jù)偶聯(lián)劑的偶聯(lián)過程提出了4步反應(yīng)模型，即：①與硅原子相連的SiX基水解，生成SiOH。

然后對熱鍍鋅鋼及鋁合金表面硅烷膜層進(jìn)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(hù)性能的影響；隨后采用了納米添加劑及稀土改性技術(shù)研究硅烷薄膜層對其機(jī)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(xué)阻抗測試(EIS)研究了鋁合金膜層的耐蝕性及自愈性，發(fā)現(xiàn)在膜層具有自愈性能，掃描振蕩電極技術(shù)(SVET)測試結(jié)果也進(jìn)一步證實(shí)了膜層的自愈性。

研究了硅氧烷膜層對銅表面的防護(hù)性能，發(fā)現(xiàn)含有硫醇鍵的硅烷與銅表面結(jié)合良好，橡膠硅烷偶聯(lián)劑并可顯著抑制表面陽極反應(yīng)，從而有效提高銅的防腐性能。

橡膠硅烷偶聯(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)，橡膠硅烷偶聯(lián)劑它的一端能與無機(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，形成共價鍵；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。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。

橡膠硅烷偶聯(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鍵結(jié)合。剩下的兩個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)。

橡膠硅烷偶聯(lián)劑應(yīng)如何選擇

硅微粉的表面改性技術(shù)是一門與應(yīng)用技術(shù)密切相關(guān)的技術(shù)，從應(yīng)用角度來說是具有很強(qiáng)的針對性。由于硅烷偶聯(lián)劑的水解效果取決于Si-X，而與有機(jī)高分子材料的反應(yīng)活性則取決于C-Y。使用硅烷氣相反應(yīng)的方法制備的微粉純度較高,粒度細(xì)而勻,可使陶瓷零部件性能大大提高。因此橡膠硅烷偶聯(lián)劑對于不同的基材或處理的對象，選擇合適的硅烷偶聯(lián)劑是至關(guān)重要的。

硅烷偶聯(lián)劑的種類有幾十種：氨基、氯基、鏈烯基、環(huán)氧基、巰烴基、陽離子基、雙官能團(tuán)等。

橡膠硅烷偶聯(lián)劑選擇方法主要是通過試驗(yàn)預(yù)選，并應(yīng)根據(jù)硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及與硅微粉作用的機(jī)理，同時還需綜合考慮下游產(chǎn)品基料的組成及對硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)的效果等。

另外，硅烷偶聯(lián)劑的選擇還應(yīng)考慮是否選擇兩種以上的偶聯(lián)劑。在有些情況下選擇兩種偶聯(lián)劑是十分必要的，可以起到協(xié)同和多功能化的效果。如選擇了兩種以上的偶聯(lián)劑，還應(yīng)認(rèn)真的考慮哪一種偶聯(lián)劑先加或后加的問題。