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，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。其次,一旦硅烷偶聯(lián)劑在其表面鋪展開,材料表面被浸潤,硅烷偶聯(lián)劑分子中的兩種基團(tuán)便分別向極性的表面擴(kuò)散,由于大氣中的材料表面總吸附著薄薄的水層,一端的烷氧基便水解生成硅羥基,取向于無機(jī)材料表面,同時與材料表面的羥基發(fā)生水解縮聚反應(yīng)。

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。6．請在通風(fēng)環(huán)境中使用，避免吸收或接觸蒸汽以及加水分解生成物的蒸汽。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。

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，但會使其分層度略有增大。電線電纜乙烯基硅烷從二十世紀(jì)七十年代年開始用于交聯(lián)聚乙烯均聚物及其共聚物，交聯(lián)聚乙烯用作電線電纜絕緣材料和護(hù)套，適用于高耐溫性。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。

硅烷偶聯(lián)劑使用方法

硅烷偶聯(lián)劑使用方法

①表面預(yù)處理法：將硅烷偶聯(lián)劑配成 0.5~1%濃度的稀溶液，使用時只需在清潔的被粘表面涂上薄薄的一層，干燥后即可上膠。所用溶劑多為水、醇、或水醇混合物，并以不含氟離子的水及價廉無害的乙醇、異1丙1醇為宜。除氨烴基硅烷外，由其它硅烷偶聯(lián)劑配制的溶液均需加入醋酸作水解催化劑，并將 pH 值調(diào)至 3.5~5.5。光固化復(fù)合樹脂粘結(jié)劑與雙組份硅烷偶聯(lián)劑合用可獲得很大的抗剪切強(qiáng)度。長鏈烷1基及本基硅烷由于穩(wěn)定性較差，不宜配成水溶液使用。氯硅烷及乙氧基硅烷水解過程中伴隨有嚴(yán)重的縮合反應(yīng)，也不宜配成水溶液或水醇溶液使用，而多配成醇溶液使用。水溶性較差的硅烷偶聯(lián)劑，可先加入 0.1~0.2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的非離子型表面活性劑，然后再加水加工成水乳液使用。

②遷移法：將硅烷偶聯(lián)劑直接加入到膠粘劑組分中，一般加入量為基體樹脂量的 1~5%。涂膠后依靠分子的擴(kuò)散作用，偶聯(lián)劑分子遷移到粘接界面處產(chǎn)生偶聯(lián)作用。油墨體系，可顯著改善顏料分散性及油墨展色性，潛移性，使油墨不發(fā)花、不沉淀，附著力好。對于需要固化的膠粘劑，涂膠后需放置一段時間再進(jìn)行固化，以使偶聯(lián)劑完成遷移過程，方能獲得較好的效果。 

③底面法：將5%-20%的硅烷偶聯(lián)劑的溶液同上面所述，通過涂、刷、噴，浸漬處理基材表面，取出室溫晾干24小時，在120℃下烘烤15分鐘。

④直接加入法：硅烷亦可直接加入填料/樹脂的混合物中，在樹脂及填料混合時，硅烷可直接噴灑在混料中。偶聯(lián)劑的用量一般為填料用量的0.1%-2%，(根據(jù)填料直徑尺寸決定)。然后將加過硅烷的樹脂/填料進(jìn)行模塑(擠出、壓塑、涂覆等)。

硅烷偶聯(lián)劑在光材料中的應(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，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。偶聯(lián)劑亦稱為一種“架橋劑”，他一端親無機(jī)，另一端親有機(jī)，在無機(jī)填料和有機(jī)樹脂之間架起一座橋梁。

理論：化學(xué)鍵理論，表面浸潤理論，變形層理論，拘束層理論和可逆水解鍵理論。

硅烷偶聯(lián)劑的發(fā)展

隨著人們對環(huán)保和節(jié)能意識日益增強(qiáng), 近年來全球風(fēng)靡綠色輪胎 , 在減少輪胎滾動阻力的同時還具有較強(qiáng)的抗?jié)窕? 成為輪胎工業(yè)發(fā)展趨勢, 硅烷偶聯(lián)劑生產(chǎn)廠家如何降低輪胎滾動阻力成為橡膠工業(yè)研究熱點(diǎn), 一方面是橡膠本身結(jié)構(gòu)改變, 如溶聚丁橡膠開發(fā)與應(yīng)用; 二是采用白炭黑填充橡膠制備輪胎具有以往炭黑所沒有的良好的低滾動阻力和抗 濕滑性, 白炭黑的分散性及其他性能的發(fā)揮就必須與硅烷偶聯(lián)劑并用。因此可以說硅烷偶聯(lián)劑是繼白炭黑成為橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑之后發(fā)展起來的一種新型助劑。無機(jī)填料上的硅烷偶聯(lián)劑會以某種方式改變鄰近有機(jī)聚合物的形態(tài),從而改進(jìn)粘結(jié)效果,可變形層理論認(rèn)為,可以產(chǎn)生一個撓性樹脂層以緩和界面應(yīng)力。硅烷偶聯(lián)劑可以有效的將白炭黑填料與 橡膠分子有機(jī)地結(jié)合起來, 從而提高橡膠制品的加工性能和力學(xué)性能。隨著橡膠和輪胎工業(yè)的快 速發(fā)展, 近10 年來硅烷偶聯(lián)劑成為發(fā)展快的偶聯(lián)劑之一, 硅烷偶聯(lián)劑生產(chǎn)廠家尤其是在丁橡膠、天然橡膠和順丁橡膠等輪胎主要用橡膠方面應(yīng)用進(jìn)展較快。