概述
矽烷偶聯劑KH-550是最早被廣泛套用的偶聯劑,到目前為止已有40多年的歷史。用於玻璃纖維、無機填料表面處理等多個領域。矽氯仿與帶有活性基團的烯烴在鉑催化劑催化下加成再經醇解製得。
對應牌號:中科院KH-550、美國聯碳公司A―1100、日本信越KBM-903
物化性質:偶聯劑Si-550為氨基官能團矽烷,呈鹼性。外觀為無色或微黃色透明液體,通用性強,可溶於有機溶劑,但丙酮、四氯化碳不適宜作稀釋劑。可溶於水,在水中水解,沸點217℃,密度ρ25℃:0.946,折光率ND25:1.4205,閃點104℃,分子量221.4 含量≥97%
套用領域
矽烷偶聯劑KH-550結構一端有能與環氧、酚醛、聚酯等類合成樹脂分子反應的活性基團,如氨基、乙烯基等。另一端是與矽相連的烷氧基(如甲氧基、乙氧基等)或氯原子,這些基團在水溶液或空氣中水分的存在下,水解生成可與玻璃、礦物質、無機填充劑表面的羥基反應,生成反應性矽醇。因此,矽烷類偶聯劑常用於矽酸鹽類填充的環氧、酚醛、聚酯樹脂等體系。另外,還可用於玻璃鋼生產,以提高其機械強度及對潮濕環境的抵抗能力。矽烷偶聯劑的有機基團對合成樹脂的反應具有選擇性,一般,這些有機基團與聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等合成樹脂缺乏足夠的反應性,因而偶聯效果差。具體而言主要用於以下領域。
1、偶聯劑550是一種優良的玻璃纖維處理劑,提高了複合材料的機械強度,電性能和抗老化性能。在玻纖棉和礦物棉生產中,將其加入到酚醛樹脂粘結劑中,可提高防潮性及增加壓縮回彈性。 還可以用於氨基矽油及其乳液的合成。
2、偶聯劑550套用於礦物填充的酚醛、聚酯、環氧、PBT、聚醯胺、碳酸酯等熱塑性和熱固性樹脂,能大幅度提高、增強塑膠的乾濕態抗彎強度、抗壓強度、剪下強度等物理力學性能和濕態電氣性能,並改善填料在聚合物中的潤濕性和分散性。
3、偶聯劑550是優異的粘結促進劑,可用於聚氨酯、環氧、腈類、酚酫膠粘劑和密封材料,可改善顏料的分散性並提高對玻璃、鋁、鐵金屬的粘合性,也適用於聚氨酯、環氧和丙烯酸乳膠塗料。
4、偶聯劑550在砂輪製造中,有助於改進耐磨自硬砂的酚醛樹脂粘結性及耐水性。
使用方法
表面預處理法
將矽烷偶聯劑配成 0.5~1%濃度的稀溶液,使用時只需在清潔的被粘表面塗上薄薄的一層,乾燥後即可上膠。所用溶劑多為水、醇、或水醇混合物,並以不含氟離子的水及價廉無毒的乙醇、異丙醇為宜。除氨烴基矽烷外,由其它矽烷偶聯劑配製的溶液均需加入醋酸作水解催化劑,並將 pH 值調至 3.5~5.5。長鏈烷基及苯基矽烷由於穩定性較差,不宜配成水溶液使用。氯矽烷及乙氧基矽烷水解過程中伴隨有嚴重的縮合反應,也不宜配成水溶液或水醇溶液使用,而多配成醇溶液使用。水溶性較差的矽烷偶聯劑,可先加入 0.1~0.2%(質量分數)的非離子型表面活性劑,然後再加水加工成水乳液使用。
遷移法
將矽烷偶聯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%。塗膠後依靠分子的擴散作用,偶聯劑分子遷移到粘接界面處產生偶聯作用。對於需要固化的膠粘劑,塗膠後需放置一段時間再進行固化,以使偶聯劑完成遷移過程,方能獲得較好的效果。實際使用時,偶聯劑常常在表面形成一個沉積層,但真正起作用的只是單分子層,因此,偶聯劑用量不必過多。矽烷偶聯劑的使用方法主要有表面預處理法和直接加入法,前者是用稀釋的偶聯劑處理填料表面,後者是在樹脂和填料預混時,加入偶聯劑的原液。矽烷偶聯劑配成溶液,有利於矽烷偶聯劑在材料表面的分散,溶劑是水和醇配製成的溶液,溶液一般為矽烷(20%)、醇(72%)、水(8%),醇一般為乙醇(對乙氧基矽烷)甲醇(對甲氧基矽烷)及異丙醇(對不易溶於乙醇、甲醇的矽烷)因矽烷水解速度與PH值有關,中性最慢,偏酸、偏鹼都較快,因此一般需調節溶液的PH值,除
底面法
將5%—20%的矽烷偶聯劑的溶液同上面所述,通過塗、刷、噴,浸漬處理基材表面,取出室溫晾乾24小時,最好在120℃下烘烤15分鐘。
直接加入法
矽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,矽烷可直接噴灑在混料中。偶聯劑的用量一般為填料用量的0.1%—2%,(根據填料直徑尺寸決定)。然後將加過矽烷的樹脂/填料進行模塑(擠出、壓塑、塗覆等)。