中文名 | 膠粘劑偶聯(lián)劑 | 外文名 | Adhesive coupling agent |
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偶聯(lián)劑特點(diǎn) | 含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個(gè)基團(tuán) | 偶聯(lián)劑分類 | 等硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑 |
膠粘劑應(yīng)用 | 木工行業(yè)、建筑行業(yè)等 | 膠粘劑分類 | 聚氨酯、環(huán)氧樹脂等 |
經(jīng)過幾十年的不斷發(fā)展,硅烷偶聯(lián)劑的用途已從先前的玻璃纖維增強(qiáng)塑料擴(kuò)大到玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料用的玻璃纖維表面處理劑、無機(jī)填充物的表面處理劑以及密封劑、樹脂混凝土、交聯(lián)聚乙烯、樹脂封裝材料等制品的表面處理劑?,F(xiàn)階段硅烷偶聯(lián)劑的主要應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾方面:
(1)用于玻璃纖維的表面處理
硅烷偶聯(lián)劑能改善玻璃纖維和樹脂的粘合性能,大大提高玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度、抗水、耐候等性能。在玻璃纖維中使用硅烷偶聯(lián)劑已相當(dāng)普遍,用于這一方面的硅烷偶聯(lián)劑約占其消耗總量的50%,其中用得較多的品種是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酞氧基硅烷等。
(2)用于無機(jī)填料填充塑料
硅烷偶聯(lián)劑在對(duì)無機(jī)填料及樹脂進(jìn)行偶聯(lián)時(shí),可預(yù)先對(duì)填料進(jìn)行表面處理,也可直接加入樹脂中,以改善填料在樹脂中的分散性及粘合力,提高工藝性能和填充塑料(包括橡膠)的機(jī)械、電學(xué)和耐候等性能。
(3)用作密封劑、粘接劑和涂料的增粘劑
硅烷偶聯(lián)劑能提高它們的粘接強(qiáng)度、耐水、耐候等性能,往往可以解決某些材料長(zhǎng)期以來無法粘接的難題。
除上述領(lǐng)域之外,硅烷偶聯(lián)劑的其他方面應(yīng)用還包括:將固化酶附著到玻璃基材表面;油井鉆探中防砂;使磚石表面具有疏水性;通過防吸濕作用,使熒光燈涂層具有較高的表面電阻;提高液體色譜柱中有機(jī)相對(duì)玻璃表面的吸濕性能等。
環(huán)氧膠粘劑是由環(huán)氧樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、改性劑等組成的液態(tài)或固態(tài)膠粘劑。由于環(huán)氧樹脂含有多種極性基團(tuán)和活性很大的環(huán)氧基,因而與金屬、玻璃、水泥、木材、塑料等多種極性材料具有很強(qiáng)的粘結(jié)力,同時(shí)環(huán)氧固化物的內(nèi)聚強(qiáng)度也很大,所以膠結(jié)強(qiáng)度很高。環(huán)氧樹脂膠粘劑以其優(yōu)異的綜合性能在工業(yè)和生活領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。航空、航天、電子等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展對(duì)膠粘劑的耐溫性提出了更高的要求。
鑒于環(huán)氧樹脂膠粘劑諸多的性能優(yōu)點(diǎn),在眾多行業(yè)中都有它的應(yīng)用的領(lǐng)域,以下就是幾個(gè)主要方面的應(yīng)用:
(1)電子電器
應(yīng)用于此方面的膠粘劑雖然粘接強(qiáng)度是很重要的要素,但在電性能方面,絕緣性、介電常數(shù)、介電損耗性能方面有很高的要求;在化學(xué)性能方面,膠的腐燭性要小、吸濕性要低;在光學(xué)性能方面,有透光率、折射率的要求;在熱性能方面,則要求溫度對(duì)粘接強(qiáng)度影響小、導(dǎo)熱性好。
(2)航天航空
在航天航空領(lǐng)域一般都是結(jié)構(gòu)膠,用于制造蜂窩夾層結(jié)構(gòu)、復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)、全膠接鈑金結(jié)構(gòu)和金屬聚合物復(fù)合材料的復(fù)合結(jié)構(gòu),其在航空飛機(jī)設(shè)計(jì)中已成為組裝機(jī)身、機(jī)翼和宇航裝置部件的基礎(chǔ)之一。
(3)汽車機(jī)械
膠粘劑用于車身的品種和用量正在不斷地增加,其中環(huán)氧樹脂膠粘劑用量占了25%,它主要用于車門、剎車片、組裝汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱、驅(qū)動(dòng)軸、車頂窗框和機(jī)械結(jié)構(gòu)件等。在機(jī)械工業(yè)中環(huán)氧膠粘劑主要用于維修和安裝,例如修補(bǔ)機(jī)床導(dǎo)軌、量具、鑄件砂眼等。
(4)土木建筑
環(huán)氧膠主要用在金屬、木材、玻璃、混凝土、熱固性塑料的膠接,還可以修補(bǔ)混凝土、墻面裂縫,增強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu),安裝給排水管道、地面結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)施,室內(nèi)裝潢以及加固建筑結(jié)構(gòu)等。
偶聯(lián)劑是一種重要的、應(yīng)用領(lǐng)域日漸廣泛的處理劑,主要用作高分子復(fù)合材料的助劑。偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是分子中含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個(gè)基團(tuán),一個(gè)是親無機(jī)物的基團(tuán),易與無機(jī)物表面起化學(xué)反應(yīng);另一個(gè)是親有機(jī)物的基團(tuán),能與合成樹脂或其它聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生成氫鍵溶于其中。因此偶聯(lián)劑被稱作“分子橋”,用以改善無機(jī)物與有機(jī)物之間的界面作用,從而大大提高復(fù)合材料的性能,如物理性能、電性能、熱性能、光性能等。偶聯(lián)劑用于橡膠工業(yè)中,可提高輪胎、膠板、膠管、膠鞋等產(chǎn)品的耐磨性和耐老化性能,并且能減小NR用量,從而降低成本。
建議使用3M的快干膠水,凝固后粘接力比普通快干膠強(qiáng)很多,也不會(huì)很脆。
在塑料配混中,改善合成樹脂與無機(jī)填充劑或增強(qiáng)材料的界面性能的一種塑料添加劑。又稱表面改性劑。它在塑料加工過程中可降低合成樹脂熔體的粘度,改善填充劑的分散度以提高加工性能,進(jìn)而使制品獲得良好的表面質(zhì)量及...
偶聯(lián)劑是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅化合物。在它的分子中,同時(shí)具有能與無機(jī)材料 ( 如玻璃、水泥、金屬等 )  ...
偶聯(lián)劑的種類繁多,主要有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物及其它高級(jí)脂肪酸、醇、酯的偶聯(lián)劑等,應(yīng)用范圍最廣的是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑。
硅烷偶聯(lián)劑是人們研究最早、應(yīng)用最早的偶聯(lián)劑。由于其獨(dú)特的性能及新產(chǎn)品的不斷問世,使其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大,已成為有機(jī)硅工業(yè)的重要分支。它是近年來發(fā)展較快的一類有機(jī)硅產(chǎn)品,其品種繁多,結(jié)構(gòu)新穎,僅已知結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品就有百余種。從1959年開始陸續(xù)出現(xiàn)了一系列改性氨基硅烷偶聯(lián)劑;20世紀(jì)60年代初期出現(xiàn)的含過氧基硅烷偶聯(lián)劑和60年代末期出現(xiàn)的具有重氮和疊氮結(jié)構(gòu)的硅烷偶聯(lián)劑,又大大豐富了硅烷偶聯(lián)劑的品種。
我國(guó)于20世紀(jì)60年代中期開始研制硅烷偶聯(lián)劑。首先由中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所開始研制γ官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑,南京大學(xué)也同時(shí)開始研制α官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑。
鈦酸酯偶聯(lián)劑最早出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代。1974年12月美國(guó)Kenrich石油化學(xué)公司報(bào)道了一類新型的偶聯(lián)劑,它對(duì)許多干燥粉體有良好的偶聯(lián)效果。此后加有鈦酸酯偶聯(lián)劑的無機(jī)物填充聚烯烴復(fù)合材料相繼問世。鈦酸酯偶聯(lián)劑已成為復(fù)合材料不可缺少的原料之一。
鋁酸酯偶聯(lián)劑是一種新型偶聯(lián)劑,其結(jié)構(gòu)與鈦酸酯偶聯(lián)劑類似,分子中存在兩類活性基團(tuán),一類可與無機(jī)填料表面作用;另一類可與樹脂分子纏結(jié),由此在無機(jī)填料與基體樹脂之間產(chǎn)生偶聯(lián)作用。鋁酸酯偶聯(lián)劑在改善制品的物理性能,如提高沖擊強(qiáng)度和熱變形溫度方面,可與鈦酸酯偶聯(lián)劑相媲美;其成本較低,價(jià)格僅為鈦酸酯偶聯(lián)劑的一半,且具有色淺、無毒、使用方便等特點(diǎn),熱穩(wěn)定性能優(yōu)于鈦酸酯偶聯(lián)劑。
雙金屬偶聯(lián)劑的特點(diǎn)是在兩個(gè)無機(jī)骨架上引入有機(jī)官能團(tuán),因此它具有其它偶聯(lián)劑所沒有的性能:加工溫度低,室溫和常溫下即可與填料相互作用;偶聯(lián)反應(yīng)速度快;分散性好,可使改性后的無機(jī)填料與聚合物易于混合,能增大無機(jī)填料在聚合物中的填充量;價(jià)格低廉,約為硅烷偶聯(lián)劑的一半。
木質(zhì)素是一種含有羥基、羧基、甲氧基等活性基團(tuán)的大分子有機(jī)物,是工業(yè)造紙廢水中的主要成分。對(duì)木質(zhì)素的開發(fā)和應(yīng)用,既可減少工業(yè)污染,又能增加其使用價(jià)值。木質(zhì)素是在第二次世界大戰(zhàn)中開始被人們所注意,戰(zhàn)后被開發(fā)出來的。在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用主要以補(bǔ)強(qiáng)作用為主,以提高膠料的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度及耐磨性;可在橡膠中大量填充,以節(jié)約生膠用量,并能在相同體積下得到質(zhì)量更輕的橡膠制品。
在工業(yè)生產(chǎn)溶聚丁苯橡膠(SSBR)時(shí)常采用四氯化錫偶聯(lián)活性SBR,所得SSBR稱為錫偶聯(lián)SSBR。其特點(diǎn)是碳-錫鍵在混煉過程中易受剪切和熱的作用而發(fā)生斷裂,導(dǎo)致相對(duì)分子質(zhì)量下降,從而改善了膠料的加工性能;鏈末端錫原子活性高,可增強(qiáng)炭黑與膠料之間的相互作用,提高膠料的強(qiáng)度和耐磨性能,有利于降低滾動(dòng)阻力和減小滯后損失。由于錫偶聯(lián)劑的獨(dú)特性能,使其越來越受到人們的關(guān)注。
聚氨酯膠粘劑是一種中高檔膠粘劑,具有優(yōu)良的柔韌性、耐沖擊性、耐化學(xué)品性、耐磨性,最重要的是它的耐低溫性。通過調(diào)節(jié)原料和配方,可以設(shè)計(jì)出適合各種材料的粘接、各種不同用途的多類型聚氨酯膠粘劑。
聚氨酯膠粘劑最早于1947年應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,由拜耳公司將三苯基甲烷三異氰酸酯成功地應(yīng)用于金屬與橡膠的粘接,使用到坦克的履帶上,為聚氨酯膠粘劑工業(yè)奠定了基礎(chǔ)。日 本 于1954年 引 進(jìn) 德 國(guó) 和 美 國(guó) 技 術(shù),1960年生產(chǎn)聚氨酯材料, 1966年開始生產(chǎn)聚氨酯膠粘劑,開發(fā)成功乙烯類聚氨酯水性膠劑,并于1981年投入工業(yè)化生產(chǎn)。日本聚氨酯膠粘劑的研究與生產(chǎn)十分活躍,并與美國(guó)、西歐一起成為聚氨酯生產(chǎn)、出口大國(guó)。 20世紀(jì)80年代后,聚氨酯膠粘劑發(fā)展迅速,現(xiàn)已成為一個(gè)品種繁多、應(yīng)用廣泛的行業(yè)。
隨著世界性森林資源急劇減少和我國(guó)天然林資源保護(hù)工程的實(shí)施,小木材拼大板就要求膠粘劑粘接強(qiáng)度和耐久、耐候等性能優(yōu)于木材本身。膠粘劑用量的多少,已成為衡量木材工業(yè)技術(shù)發(fā)展水平的標(biāo)志。過去人們用的木材膠粘劑多為以甲醛為主要原料的脲醛樹脂、酚醛樹脂和三聚氰氨甲醛樹脂,但由于游離的甲醛存在,產(chǎn)品使用期間會(huì)逐漸向周圍散發(fā)甲醛氣體,造成環(huán)境污染。木材加工行業(yè)已開始將目光投向新型的環(huán)保膠粘劑———聚氨酯膠,以期減少對(duì)環(huán)境的污染。木工行業(yè)使用的單組分濕氣固化聚氨酯膠粘劑是液態(tài)的,在室溫下使用。通常其粘接強(qiáng)度高、柔韌性和耐水性好,并能和許多非木基材(如金屬、塑料、橡膠等)粘接。單組分聚氨酯膠粘劑在測(cè)試中所表現(xiàn)出的干、濕強(qiáng)度均要好于酚醛膠粘劑。粘接前,在粘接基材表面涂布 羥 甲 基 間 苯 二 酚(HMR)偶合劑可以提高粘接強(qiáng)度
我國(guó)是一個(gè)制鞋大國(guó),鞋用膠粘劑的發(fā)展經(jīng)歷三代后,隨著全球性環(huán)保意識(shí)的提高,以及石油危機(jī)的加劇,促使第四代環(huán)保無溶劑型和水基型鞋用膠粘劑的出現(xiàn)。近年來,水性聚氨酯的制備工藝已日趨成熟。對(duì)于一些 低 極 性 鞋 材,如SBS等材質(zhì)的粘接,聚氨酯膠粘劑的剝離強(qiáng)度達(dá)不到要求。通過添加增粘樹脂等進(jìn)行改性,可開發(fā)出具有結(jié)晶度高、結(jié)晶速度快、內(nèi)聚強(qiáng)度大和剝離強(qiáng)度較理想的聚氨酯鞋用膠粘劑。
聚氨酯膠粘劑除具有無毒、無污染、使用方便等優(yōu)點(diǎn),還具有其它膠粘劑無法比擬的優(yōu)點(diǎn),即優(yōu)良的耐低溫、耐溶劑、耐老化、耐臭氧及耐細(xì)菌性能,在建筑鋪裝材料的應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用。廣泛應(yīng)用于彈性橡膠地墊、硬質(zhì)橡膠地磚和鋪設(shè)塑膠跑道運(yùn)動(dòng)場(chǎng)中。
軟包裝以其輕質(zhì)方便、保鮮期長(zhǎng)、衛(wèi)生、易貯存運(yùn)輸、易拆開、垃圾量少及貨架效應(yīng)良好等獨(dú)特的綜合性能,現(xiàn)已超過硬包裝,如塑料、玻璃瓶和罐等。聚氨酯膠粘劑由于其優(yōu)異的性能,可將不同性質(zhì)的薄膜材料粘接在一起得到耐寒、耐油、耐藥品、透明、耐磨等各種性能的軟包裝用復(fù)合薄膜。在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)中,聚氨酯膠粘劑已經(jīng)成為軟包裝用復(fù)合薄膜加工的主要膠粘劑。在國(guó)內(nèi)包裝用復(fù)合薄膜制造業(yè)中,聚氨酯膠粘劑用量?jī)H次于制鞋業(yè),而居第二位。用于包裝的聚氨酯膠粘劑品種繁多,如水基聚氨酯膠粘劑、熱熔型聚氨酯膠粘劑、溶劑型聚氨酯膠粘劑、無溶劑型聚氨酯膠粘劑。
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第一章:緒論 1、膠粘劑又稱粘接劑、膠粘劑,簡(jiǎn)稱膠。是一種能夠把兩種同類或不同類材料緊 密地結(jié)合并將應(yīng)力傳遞到被粘物的物質(zhì)。采用膠黏劑將各種材料或部件連接起來的 技術(shù)稱為膠接技術(shù)。 2、膠黏劑通常是由基料、固化劑、促進(jìn)劑、填料、增韌劑、稀釋劑、偶聯(lián)劑、穩(wěn) 定劑、防老劑、增粘劑、增稠劑等配合而成。 a、基料又稱粘料,是膠黏劑的主要成分。有天然高分子、合成高分子及無機(jī)物三 大類。它決定著膠接頭的主要物理、化學(xué)、力學(xué)性能。如 :環(huán)氧、酚醛樹脂等。 b、固化劑:是使液態(tài)基料通過化學(xué)反應(yīng),如:聚合或交聯(lián)反應(yīng),轉(zhuǎn)變成高分子量 固體,使膠接接頭具有良好的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性的物質(zhì)。 固化劑選用原則:固化快、質(zhì)量好、用量少。 (a) 固化:液體的膠黏劑通過物理化學(xué)方法變成固體的過程。 (b) 固化方法:物理方法有溶解揮發(fā)、乳液凝聚、熔融體冷卻;化學(xué)方法使膠粘劑 聚合成高分子物質(zhì)。 c、填料:是不參與反應(yīng)的惰性
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常用膠粘劑 合成膠粘劑的幾種分類 酚醛 -氯丁橡膠膠粘劑 由樹脂 &tracelog=pd_info_promo" target="_blank"> 酚醛樹脂 和氯丁橡膠混煉膠溶于苯或醋酸乙酯和汽油的混合溶劑中配制而成 的。由于初粘力強(qiáng),又能在室溫下粘接和固化,使用簡(jiǎn)便,所以應(yīng)用 較廣,適用于粘接金屬和非金屬材料。 市售的商品有鐵錨 801強(qiáng)力膠、 百得膠、 JX-15-1膠、 FN-303 膠、CX-401 膠、XY-401膠、 CH- 406 膠等。 有機(jī)硅膠粘劑 它的主要組分是有機(jī)硅氧烷。它有優(yōu)良的耐紫外線、耐臭氧、耐 化學(xué)介質(zhì)和耐潮濕,還有很好的熱穩(wěn)定性和低溫柔韌性。它能粘接金 屬、玻璃、陶瓷等材料,特別能粘接通常不易粘接的硅橡膠、氟橡膠 等。主要用于電子工業(yè)中的灌封、 電器元件連接部位和接頭處的密封, 以防止灰塵和潮氣等的侵害。還可作建筑工程的防水密封材料。有機(jī) 硅膠粘劑分單組分
目前,膠粘劑的應(yīng)用已浸透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中,在很多場(chǎng)合下,膠粘劑能有效地代替焊接、鉚接、螺接和其它機(jī)械聯(lián)接,為各生產(chǎn)戰(zhàn)線簡(jiǎn)化工藝、節(jié)約能源、降低本錢、進(jìn)步經(jīng)濟(jì)效益提供了有效途徑。
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,對(duì)膠粘劑的性能及粘接技術(shù)提出了越來越高的要求。因不同材料具有不同的界面性能,在粘接過程中為了在膠粘劑和被粘物表面之間獲得一堅(jiān)固的粘接界面層,常利用含有反應(yīng)性基團(tuán)的偶聯(lián)劑與被粘物固體表面形成化學(xué)鍵來實(shí)現(xiàn)。可以用作偶聯(lián)劑的物質(zhì)有有機(jī)硅烷類、鈦酸酯類、磷酸酯類以及某些有機(jī)酸等,其中又以硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用最為成熟。
⒈硅烷偶聯(lián)劑在有機(jī)膠粘劑中的作用
硅烷偶聯(lián)劑是能同時(shí)與極性物質(zhì)和非極性物質(zhì)產(chǎn)生一定結(jié)協(xié)力的化合物,其特點(diǎn)是分子中同時(shí)具有極性和非極性部分,可用通式表示為Y(CH2)nSiX3,其中Y表示烷基、苯基以及乙烯基、環(huán)氧基、氨基、巰基等有機(jī)官能團(tuán),常與膠粘劑基體樹脂中的有機(jī)官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)結(jié)合;X表示氯基、甲氧基、乙氧基等,這些基團(tuán)易水解成硅醇而與無機(jī)物質(zhì)(玻璃、硅石、金屬、粘土等)表面的氧化物或羥基反應(yīng),天生穩(wěn)定的硅氧鍵。因此,通過使用硅烷偶聯(lián)劑,可在無機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的界面之間架起“分子橋”,把兩種性質(zhì)完全不同的材料連接在一起,這樣就有效地改善了界面層的膠接強(qiáng)度。
在膠粘劑中加進(jìn)硅烷偶聯(lián)劑不僅能進(jìn)步粘合強(qiáng)度,而且還能改善膠粘劑的耐久性和耐濕熱老化性能。例如聚氨基甲酸酯固然對(duì)很多材料具有較高的粘協(xié)力,但其耐久性不太理想,在加進(jìn)硅烷偶聯(lián)劑后其耐久性可得到明顯改善 。陳瑞珠等在研究鈦合金粘接件的濕熱耐久性題目時(shí),通過在所用環(huán)氧膠粘劑中加進(jìn)硅烷偶聯(lián)劑,使得膠接件在經(jīng)過濕熱老化后的剪切強(qiáng)度保存率由80%左右進(jìn)步到97%左右。硅烷偶聯(lián)劑甚至可以直接用作膠粘劑,用于硅橡膠、氟橡膠、丁腈橡膠等與金屬的粘接,如膠粘劑CK-1和Chemlock 607(美國(guó))即是硅烷類。
為改善有機(jī)膠粘劑的某些性能(如耐熱性、自熄性、尺寸穩(wěn)定性等),或是為降低有機(jī)膠粘劑的本錢,經(jīng)常要在膠粘劑中加進(jìn)一些無機(jī)填料。假如預(yù)先用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)填料進(jìn)行處理,則由于填料表面的極性基團(tuán)與硅烷偶聯(lián)劑發(fā)生了反應(yīng),從而大大減少了填料與樹脂的結(jié)構(gòu)化作用,不僅使填料對(duì)膠粘劑基體樹脂的相容性和分散性大大進(jìn)步,而且明顯降低了體系的粘度,因而可增大填料用量。然而并不是對(duì)所有的填料采用偶聯(lián)劑處理都有效,填料種類不同,效果上也有差別,有些甚至毫無效果。對(duì)于硅石、玻璃、鋁粉之類表面帶有大量羥基的填料,效果最好,而對(duì)于碳酸鈣、石墨、硼等表面不帶羥基的填料,則毫無效果。
⒉硅烷偶聯(lián)劑的使用方法
⑴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(shí)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(jià)廉無毒的乙醇、異丙醇為宜。除氨烴基硅烷外,由其它硅烷偶聯(lián)劑配制的溶液均需加進(jìn)醋酸作水解催化劑,并將pH值調(diào)至3.5~5.5。長(zhǎng)鏈烷基及苯基硅烷由于穩(wěn)定性較差,不宜配成水溶液使用。氯硅烷及乙酰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,可先加進(jìn)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。
⑵遷移法 將硅烷偶聯(lián)劑直接加進(jìn)到膠粘劑組分中,一般加進(jìn)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。對(duì)于需要固化的膠粘劑,涂膠后需放置一段時(shí)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。
實(shí)際使用時(shí),偶聯(lián)劑經(jīng)常在表面形成一個(gè)沉積層,但真正起作用的只是單分子層,因此,偶聯(lián)劑用量不必過多。
⒊ 硅烷偶聯(lián)劑的選用
在硅烷偶聯(lián)劑的兩類性能互異的基團(tuán)中,以Y基團(tuán)最重要,它直接決定硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用效果。只有當(dāng)Y基團(tuán)能和對(duì)應(yīng)的基體樹脂起反應(yīng)時(shí),才能進(jìn)步有機(jī)膠粘劑的粘接強(qiáng)度。一般要求Y基團(tuán)能與樹脂相溶并能起偶聯(lián)反應(yīng),所以對(duì)于不同的樹脂,必須選擇含適當(dāng)Y基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑。當(dāng)Y為無反應(yīng)性的烷基或芳基時(shí),對(duì)極性樹脂是不起作用的,但可用于非極性樹脂,如硅橡膠、聚苯乙烯等的膠接中。當(dāng)Y為反應(yīng)性官能基,如乙烯基、環(huán)氧基、巰基等時(shí),要留意它與所用樹脂的反應(yīng)性及相溶性。氨基硅烷類偶聯(lián)劑是屬于通用型的,幾乎能與各種樹脂起偶聯(lián)作用,但聚酯樹脂除外。膠粘劑中常用的硅烷偶聯(lián)劑(見表1)。
4、硅烷偶聯(lián)劑的研究動(dòng)向
目前常用的硅烷偶聯(lián)劑為三烷氧基型,但三烷氧基型偶聯(lián)劑有可能降低基體樹脂的穩(wěn)定性,因而近年來二烷氧基型偶聯(lián)劑的研究和應(yīng)用得到重視。合成帶有活性硅烷基的高分子也是硅烷偶聯(lián)劑的發(fā)展方向之一,這種偶聯(lián)劑對(duì)膠粘劑中的樹脂具有更好的相容性,可在被粘物表面形成一個(gè)均一面,因而具有更好的粘接效果。過氧基硅烷也是近年來開始研究的一種偶聯(lián)劑,它的特點(diǎn)是在熱的作用下,偶聯(lián)劑分解天生自由基,可以與烯類聚合物發(fā)生交聯(lián),從而促進(jìn)烯類聚合物的粘接。
來源:中國(guó)膠黏劑網(wǎng)
1945 年 前后由美國(guó)聯(lián)碳 (UC)和道康寧 (DowCorning) 等公司開發(fā)了一系列具有典型結(jié)構(gòu)的硅烷偶聯(lián)劑; 1955 年又由 UC 公司首次提出了含氨基的硅烷偶聯(lián)劑;從1959年開始陸續(xù)出現(xiàn)了一系列改性氨基硅烷偶聯(lián)劑;20 世紀(jì)60年代初期出現(xiàn)了含過氧基的硅烷偶聯(lián)劑,60年代末期出現(xiàn)了具有重氮和疊氮結(jié)構(gòu)的硅烷偶聯(lián)劑。近幾十年來,隨著玻璃纖維增強(qiáng)塑料的發(fā)展,促進(jìn)了各種偶聯(lián) 劑的研究與開發(fā)。改性氨基硅烷偶聯(lián)劑、過氧基硅烷 偶聯(lián)劑和疊氮基硅烷偶聯(lián)劑的合成與應(yīng)用就是這一時(shí)期的主要成果。我國(guó)于20世紀(jì)60年代中期開始研制硅烷偶聯(lián)劑。首先由中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所開始研制官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑,南京大學(xué)也同時(shí)開始研制 官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑。本文僅對(duì)硅烷偶聯(lián)劑在復(fù)合材料中的應(yīng)用進(jìn)行闡述。
常用的硅烷偶聯(lián)劑為三烷氧基型,但三烷氧基型偶聯(lián)劑有可能降低基體樹脂的穩(wěn)定性,因而二烷氧基型偶聯(lián)劑的研究和應(yīng)用得到重視。
合成帶有活性硅烷基的高分子也是硅烷偶聯(lián)劑的發(fā)展方向之一,這種偶聯(lián)劑對(duì)膠粘劑中的樹脂具有更好的相容性,可在被粘物表面形成一個(gè)均一面,因而具有更好的粘接效果。
過氧基硅烷也是開始研究的一種偶聯(lián)劑,它的特點(diǎn)是在熱的作用下,偶聯(lián)劑分解生成自由基,可以與烯類聚合物發(fā)生交聯(lián),從而促進(jìn)烯類聚合物的粘接。
硅烷偶聯(lián)劑新開發(fā)的一項(xiàng)重要應(yīng)用是用于生產(chǎn)水交聯(lián)聚乙烯,這項(xiàng)工藝是美國(guó)道康寧公司開發(fā)的,已商業(yè)化,已被國(guó)內(nèi)在用有機(jī)硅乳液處理毛紡織物的試驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)用硅烷偶聯(lián)劑與有機(jī)硅乳液并用,可以提高毛紡織物的服用性能。