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硅烷偶聯(lián)劑的性能
硅烷偶聯(lián)劑改性自交聯(lián)水性聚氨酯將硅烷偶聯(lián)劑通過共價鍵連接到聚氨酯分子骨架上,利用硅烷氧基的水解、縮聚反應形成的無機相能很好的和聚氨酯網絡相容,同時成為交聯(lián)點,從而能有效地增強材料聚氨酯的性能。
1.硅烷偶聯(lián)劑批發(fā)機械性能:隨著水性聚氨酯中硅烷偶聯(lián)劑含量的提高,水性聚氨酯的交聯(lián)密度增大,硬度會提高、拉伸強度會增大、拉斷伸長率降低。
2.熱穩(wěn)定性:經硅烷偶聯(lián)劑改性后聚氨酯能夠形成交聯(lián)聚合物,當溫度升高時不會熔化,因為分子鏈之間存在的交聯(lián)點而限制了整個分子鏈的運動,因而具有較好的耐熱性能;硅烷偶聯(lián)劑可提供的其他優(yōu)勢包括:1、更好的浸濕無機材料2、復合時具有更低的粘度3、更光滑的復合材料表面4、降低無機材料對熱固復合材料催化劑的抑制作用5、更清晰透明的增強塑料。另外,新增的Si-鍵比C-O鍵具有更高的鍵能,這也有利于改善水性聚氨酯的熱穩(wěn)定性。
3.耐溶劑:通過硅偶聯(lián)劑的交聯(lián)作用,能夠降低水性聚氨酯分子鏈間的自由體積,在一定程度上阻礙了水和溶劑分子滲透到水性聚氨酯膜內,從而增強其耐水性和耐溶劑性,這是由交聯(lián)的形成阻礙了溶劑分子滲透到材料內部所引起。另一方面,眾所周知有機硅化合物能降低材料表面的表面能,在一定程度上也能降低水性聚氨酯膜的耐水性。偶聯(lián)劑常見的質量問題有哪些主要有以下幾個方面:含量不夠、懸浮物過多、水溶性不夠要求。因此,硅偶聯(lián)劑改性的自交聯(lián)水性聚氨酯具有優(yōu)異的耐水性和耐溶劑性。
4.硅烷偶聯(lián)劑批發(fā)附著力:聚氨酯分子量上硅烷偶聯(lián)劑水解形成硅醇,在基材上干燥成膜的過程中,與基材上存在的羥基脫水形成-Si-O-鍵,提升了附著力。
硅烷偶聯(lián)劑kh550
一、國外牌號
國內對應牌號
(KH-550)
(美國聯(lián)碳公司A―1100、日本信越KBM)
化學名稱
γ―氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-APTS
化學結構式
NH2CH2CH2CH2Si(OC2H5)3
二、產品性質
本品硅烷偶聯(lián)劑批發(fā)為氨基官能團硅烷,呈堿性。外觀為無色或微黃色透明液體,通用性強,硅烷偶聯(lián)劑批發(fā)可溶于有機型溶劑,但不適宜作稀釋劑。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??扇苡谒?,在水中水解,沸點217℃,密度P25'g/m1 0.946,折光率ND25:1.4205,閃點104℃,分子量221.4 含量≥97%
硅烷偶聯(lián)劑Si-69的合成方法
由于原料及生產工藝的不同,硅烷偶聯(lián)劑批發(fā)Si-69的生產有多種方法,但主要的合成方法和原理有如下幾種:
(1)接合成法
直接合成法是應用較早的合成Si-69的方法,合成原理如式。此法具有合成步驟簡單、不受化鈉中雜質的干擾等特點。但其也同樣具有原料來源困難、對設備耐燭性要求高、生產成本較大等缺點。硅烷偶聯(lián)劑批發(fā)隨著有機硅化學產品的開發(fā)和合成工藝的改進,直接合成法的使用會逐漸被其它方法所替代。在國外,由于硅烷偶聯(lián)劑的生產主要為幾家大公司所控制,為了形成壟斷,各立牌號。
(EtO)3Si(CH2)3SH Cl2S2 →[(EtO)3Si(CH2)3]2S4 HCl (1)
(2)堿金屬合成法
此類方法是目前生產Si-69為常用的方法之一,又被業(yè)內人士稱為'無水合成法”。反應體系一般需氮氣保護,以無水乙醇為反應介質。堿金鈉首先與無水乙醇反應,制得乙醇鈉;然后在一定溫度和壓力下加入硫磺,生成多琉化鈉;再加入(EtO) 3Si(CH2)3X (X為南元素)反應,制得產品。合成原理如式(2)。此法具有合成條件溫和、對設備要求較低、產率較高、產品性狀穩(wěn)定、無污染等優(yōu)點,缺點是反應原料堿金屬價格昂貴、反應條件控制較為嚴格等。硅烷偶聯(lián)劑批發(fā)Si69與填充劑之間的反應發(fā)生在膠料的混煉階段,為了達到理想效果,偶聯(lián)劑和白炭黑等填充劑應在其他配合劑之間加入,防止其他配合劑占據(jù)填充劑表面而影響偶聯(lián)劑的活性。
(EtO)3 Si(CH2)3X Na2S Na S → [(EtO)3Si(CH2)3]2S4 NaX (2)
(3)相轉移催化劑法
此法又稱為“水相合成法”,反應是在水溶液中先使琉化鈉和硫粉反應生成多硫化物,然后加入相轉移催化劑混勻,再加入(EtO)3 Si(CH2)3X反應,制得產品。