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硅烷偶聯劑的兩種使用方法的是什么

文章出處:哲華化工   責任編輯:哲華化工   發布時間:2019-03-13 08:00:59    點擊數:-   【

硅烷偶聯劑的主要應用領域之一是處理有機聚合物使用的無機填料。后者經硅烷偶聯劑處理,即可將其親水性表面轉變成親有機表面,既可避免體系中粒子集結及聚合物急劇稠化,還提高有機聚合物對補強填料的run濕性,通過碳官能硅烷還可使補強填料與聚合物實現牢固鍵合。但是硅烷偶聯劑的使用效果,還與硅烷偶聯劑的種類及用量、基材的特征、樹脂或聚合物的性質以及應用的場合、方法及條件等有關。硅烷偶聯劑的兩種使用方法表面處理法整體摻混法。

一、表面處理法 
  此法系通過硅烷偶聯劑將無機物與聚合物兩界面連結在一起,以獲得良好的run濕值與分散性。表面處理法需將硅烷偶聯劑酸成稀溶液,以利與被處理表面進行接觸。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du的乙醇、異丙醇為宜。除氨烴基硅烷外,由其他硅烷配制的溶液均需加入醋酸作水解催化劑,并將pH值調至3.5-5.5。長鏈烷基及苯基硅烷由于穩定性較差,不宜配成水溶液使用。氯硅烷及乙酰氧硅烷水解過程中,將伴隨嚴重的縮合反應,也不適于制成水溶液或水醇溶液使用。對于水溶性較差的硅烷偶聯劑,可先加入0.1%-0.2%(質量分數)的非離子型表面活性劑,而后再加水加工成shuiru液使用。
  為產品的水解穩定性的經濟效益,硅烷偶聯劑中可摻入比例的非碳官能硅烷。處理難黏材料時,可使用混合硅烷偶聯劑或配合使用碳官能硅氧烷。配處理液后,可通過浸漬、噴霧或刷涂等方法處理。一般說,塊狀材料、粒狀物料及玻璃纖維等多用浸漬法處理;粉末物料多采用噴霧法處理;基體表面需要整體涂層的,則采用刷涂法處理。下面介紹幾種具體的處理方法。
1、使用硅烷偶聯劑醇-水溶液處理法  
  此法工藝簡便,先由95%的EtOH及5%的H2O配成醇-水溶液,加入AcOH使pH為4.5-5.5。攪拌下加入硅嘗偶聯劑使濃度達2%,水解5min后,即生成含Si-OH的水解物。當用其處理玻璃板時,可在稍許攪動下浸入1-2min,取出并浸入EtOH中漂洗2次,晾干后,移入110℃的烘箱中烘干5-10min,或在室溫及相對濕度<60%條件下干燥24h,即可得產物。如果使用氨烴基硅烷偶聯劑,則不要加HOAc。但醇-水溶液處理法不適用于氯硅烷型偶聯劑,后者將在醇水溶液中發生聚合反應。當使用2%濃度的三官能度硅烷偶聯劑溶液處理時,得到的多為3-8分子厚的涂層。
2、使用硅烷偶聯劑水溶液處理  
  工業上處理玻璃纖維大多采用此法。具體工藝是先將烷氧基硅烷偶聯劑溶于水中,將其配成0.5%-2.0%的溶液。對于溶解性較差的硅烷,可事先在水中加入0.1%非離子型表面活性劑配制成shui ru液,再加入AcOH將pH調至5.5。然后,采用噴霧或浸漬法處理玻璃纖維。取出后在110-120℃下固化20-30min,即得產品。由于硅烷偶聯劑水溶液的穩定性相差大,如簡單的烷基烷氧基硅烷水溶液能穩定數小時,而氨烴硅烷水溶液可穩定幾周。由于長鏈烷基及芳基硅烷水溶液能穩定數小時,而氨烴硅水溶液可穩定幾周。由于長鏈烷基及世基硅烷的溶解度參數低,故不能使用此法。配制硅烷水溶液時,無需使用去離子水,但不能使用含所氟離子的水。
3、使用硅烷偶聯劑-有機溶劑配成的溶液處理  
  使有硅烷偶聯劑溶液處理基體時,一般多選用噴霧法。處理前,需掌握硅烷用量及填料的含水量。將偶聯劑先配制成25%的醇溶液,而后將填料置入高su 混合器內,在攪拌下泵入呈細霧狀的硅烷偶聯劑溶液,硅烷偶聯劑的用量約為填料質量的0.2%-1.5%,處理20min即可結束,隨后用動態干燥法干燥之。除醇外,還可使用酮、酯及烴類作溶劑,并配制成1%-5%(質量分數)的濃度。為使硅烷偶聯劑進行水解或部分水解,溶劑中還需加入少量水,甚至還可加入少許HOAc作水解催化劑,而后將待處理物料在攪拌下加入溶液中處瑼,再經過濾,及在80-120℃下干燥固化數分鐘,即可得產品。采用噴霧法處理粉末填料,還可使用硅烷偶聯劑原液或其水解物溶液。當處理金屬、玻璃及陶瓷時,宜使0.5%-2.0%(質量分數)濃度的硅烷偶聯劑醇溶液,并采用浸漬、噴霧及刷涂等方法處理,根據基材的處形及性能,既可隨即干燥固化,也可在80-180℃下保持1-5min干燥固化。
4、使用硅烷偶聯劑水解物處理  
  即先將硅烷通過控制水解制成水解物而用作表面處理劑。此法可獲得比純硅烷溶液較佳的處理效果。它無需進一步水解,即可干燥固化。
二、整體摻混法 
  整體摻混法是在填料加入前,將硅烷偶聯劑原液混入樹脂或聚合物內。因而,要求樹脂或聚合物不得過早與硅烷偶聯劑反應,以免降低其增黏效果。此外,物料固化前,硅烷偶聯劑須從聚合物遷移到填料表面,隨后完成水解縮合反應。為此,可加入金屬羧酸酯作催化劑,以加速水解縮合反應。此法對于宜使用硅烷偶劑表面處理的填料,或在成型前樹脂及填料需經混勻攪拌處理的體系,方便,還可克服填料表面處理法的某些缺點。
  有人使用不同樹脂對比了摻混法及表面處理法的優缺點。認為:在大多數情況下,摻混法效果亞于表面處理法。摻混法的作用過程是硅烷偶劑從樹脂遷移到纖維或填料表面,并過而與填料表面作用。因此,硅烷偶聯摻入樹脂后,須放置一段時間,以完成遷移過程,而后再進行固化,方能獲得較佳的效果。還從理論上推測,硅烷偶聯劑分子遷移到填料表面的理,相當于填料表面生成單分子層的量,故硅烷偶聯劑用量需樹脂質量的0.5%-1.0%。還需指出,在復合材料配方中,當使用與填料表面相容性好、且摩爾質量較低的添jia劑,則要注意投料順序,即先加入硅烷偶聯劑,而后加入添jia劑,才能獲得較佳的結果。

PSI-500添jia劑可通過預處理和原位混合加以使用。

 1預處理

  可通過滴加或霧化方式直接用于充分混合填料粉末上(為了良好混合效果,邊攪料邊滴加或噴灑)。該處理劑可直接應用或選擇無水酒精、脂肪烴溶劑、芳香烴溶劑加以稀釋使用。使用量為1%(1~10µm大小微粒),具有大比表面積的粉體,按照重量計算則需要較高比例的 PSI®處理劑,通常2%~3%,處理溫度一般在70℃~120℃,溫度低處理時間長一些。

2原位混合

  PSI-500分散劑可根據無機填料重量按大約1%(1~10µm大小微粒)的比例,直接添jia至擠出機或密煉機內,在某些情況下,有可能增加至2%~3%(粉體越細分散劑用量相應增大)。本品處理過程應準備好通風系統。

PSI-520和PSI-520A添jia劑可通過預處理和原位混合加以使用。

1預處理

  可通過滴加或霧化方式直接用于混合填料粉末上(為了良好混合效果,邊攪料邊滴加或噴灑)。該處理劑可直接應用或選擇脂肪烴溶劑、芳香烴溶劑加以稀釋使用。使用量為1%(1~10µm大小微粒),具有大比表面積的粉體,按照重量計算則需要較高比例的 PSI®處理劑,通常2%~3%,處理溫度一般在70℃~120℃,溫度低處理時間長一些。

2原位混合

  分散劑可根據無機填料重量按大約1%(1~10µm大小微粒)的比例,直接添jia至擠出機或密煉機內,在某些情況下,有可能增加至2%~3%(粉體越細分散劑用量相應增大)。本品處理過程會應準備好通風系統。

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