硅烷偶聯(lián)劑kh570的發(fā)展與應(yīng)用

硅烷偶聯(lián)劑的發(fā)展與應(yīng)用

硅烷簡介：有機硅烷又稱硅烷偶聯(lián)劑(silane coupling agents，簡稱SCA)，用硅烷偶聯(lián)劑進行金屬預(yù)處理是近年來新興的表面處理工藝，硅烷偶聯(lián)劑kh570由于其安全性、無污染、適用廣泛、成本低、對有機涂層有優(yōu)異的粘接性能等優(yōu)點而引起國內(nèi)外學(xué)者們的關(guān)注，有機硅烷處理工藝有望取代傳統(tǒng)的磷化、鉻酸鹽鈍化等對環(huán)境容易造成污染的處理工藝。硅烷化在減少單位面積消耗量的同時，在處理時間上也比磷化有較大幅度的縮短，因此，硅烷化處理在生產(chǎn)成本方面有明顯的優(yōu)勢。

硅烷的歷史：早在上世紀(jì)40年代，Johns Hopkins大學(xué)的Ralph K Witt等人在一份寫給軍械局的“秘密”報告中指出，用烯丙基三乙氧基硅烷處理玻璃纖維而制成的不飽和聚酷復(fù)合材料的強度為采用硅烷處理玻璃纖維時的兩倍，從而開創(chuàng)了硅烷偶聯(lián)劑實際應(yīng)用的歷史，并極大地刺激了硅烷偶聯(lián)劑的研究與發(fā)展。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。

硅烷的應(yīng)用：硅烷偶聯(lián)劑作為連接兩種不同性質(zhì)材料的“分子橋”已經(jīng)在復(fù)合材料、涂料、膠粘劑等行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著硅烷偶聯(lián)劑kh570它在玻璃纖維增強材料中的應(yīng)用，合成的種類日益繁多，應(yīng)用范圍也日益擴大。硅烷特殊注意事項（僅供參考）:1、硅烷偶聯(lián)劑kh570系統(tǒng)溫度不可低于-170℉(-112℃)，否則可能會吸入空氣形成爆性混合物?，F(xiàn)在，硅烷偶聯(lián)劑基本上適用于所有無機材料和有機材料的連接表面，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在汽車、航空、電子和建筑等行業(yè)中。

我國主要的三類硅烷偶聯(lián)劑kh570

一是含硫硅烷，2013年中國含硫硅烷產(chǎn)量約為6.5萬噸（折純），占總產(chǎn)量的46.4%。由于基礎(chǔ)聚合物的低表面能和高的滲透力，硅烷偶聯(lián)劑kh570使其對多數(shù)無機、金屬和塑料基材具有良好的濕潤能力，從而對基材能產(chǎn)生良好黏附性。該類硅烷偶聯(lián)劑kh570產(chǎn)品主要用于汽車輪胎制造，國內(nèi)產(chǎn)品近年來技術(shù)水平不斷提高，已通過世界主要輪胎公司的各類認(rèn)證，在國外市場開拓方面已經(jīng)不存在技術(shù)壁壘，加之國外生產(chǎn)成本較高，因此國內(nèi)產(chǎn)品出口量連續(xù)增長；

二是交聯(lián)劑產(chǎn)品，2013年產(chǎn)量約為3.95萬噸，約占總產(chǎn)量的28.2%。主要產(chǎn)品包括肟基，三乙酰氧基，硅酸酯和三乙氧基等幾大類。隨著國家對環(huán)保及節(jié)能減排的重視程度不斷提高，在未來的時間里，涂裝行業(yè)的環(huán)保及能耗問題將會越來越突出，硅烷化處理在此方面有了很大程度的改善。我國是世界上較大的有機硅室溫膠消費國，近年來我國有機硅室溫膠產(chǎn)銷增長較快；加之有機硅單體和多晶硅生產(chǎn)迅速增加，為交聯(lián)劑行業(yè)提供了大量廉價原料，湖北新藍(lán)天等民營企業(yè)抓住機遇，擴大生產(chǎn)，國內(nèi)硅烷交聯(lián)劑生產(chǎn)規(guī)模因此快速放大，目前也開始大量出口；

三是其他功能性硅烷產(chǎn)品，2013年我國氨基、環(huán)氧基、乙烯基和酰氧基硅烷及其他功能性硅烷產(chǎn)量合計3.57萬噸，約占總產(chǎn)量的25.2%。美、日等國正在花成億美元開發(fā)用硅、氮化硅和碳化硅微粉制造耐高溫、高強度、高化學(xué)穩(wěn)定性陶瓷。由于國內(nèi)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，常規(guī)硅烷產(chǎn)品價格下滑，龍頭企業(yè)在實現(xiàn)一體化的基礎(chǔ)上，下大力氣開發(fā)功能性硅烷產(chǎn)品，使得我國硅烷品種進一步豐富，產(chǎn)量連續(xù)提高。

現(xiàn)階段我國實際可生產(chǎn)的硅烷約有300種，硅烷偶聯(lián)劑kh570根據(jù)官能團不同，主要分為含硫、交聯(lián)劑、氨基、環(huán)氧基、乙烯基、酰氧基等大類，其余如飽和烷烴、α硅烷以及硅烷二次加工產(chǎn)品也有很多種類，但產(chǎn)量均不大。2013年中國硅烷產(chǎn)品品種結(jié)構(gòu)（按產(chǎn)量）。

新型多功能硅烷偶聯(lián)劑kh570在粉體材料中運用的理論與實踐

對于復(fù)合材料來說，顆粒與樹脂之間的界面往往是應(yīng)力集中點和微裂紋發(fā)起點，為了進一步改善界面，提高材料整體性能，需要采用偶聯(lián)劑對其表面進行改性。偶聯(lián)劑種類繁多，硅烷偶聯(lián)劑正是其中之一。

硅烷偶聯(lián)劑（簡稱“SCA”或“硅烷”）是能同時與極性物質(zhì)和非極性物質(zhì)產(chǎn)生一定結(jié)合力，把兩種性質(zhì)完全不同的材料連接在一起的化合物硅，其通式可表示為R-SiX3。五是為解決表面改性中產(chǎn)生的假團聚和硬團聚體，一定要進行有效的分級，應(yīng)有專用的分級設(shè)備進行配套。身為偶聯(lián)劑中被應(yīng)用得早、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、橡膠及無機材料等，因此應(yīng)用十分廣泛。

但隨著現(xiàn)代復(fù)合材料研究的不斷發(fā)展，對硅烷偶聯(lián)劑性能要求越來越高，不同功能、不同要求的新產(chǎn)品被陸續(xù)被研制和開發(fā)出來。其新型多功能硅烷便是其中一員，具有如下優(yōu)勢：

①硅烷偶聯(lián)劑kh570和無機填料的表面包覆率更高；

②和有機樹脂的相容性更廣；

③硅烷偶聯(lián)劑kh570功能特點更明顯；

④填料添加量更大，使下游客戶的生產(chǎn)成本降低更明顯。