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硅烷偶联剂的作用机理是什么?

2023-06-20 恒达化工

硅烷偶联剂

有机硅烷偶联剂的选择一般以有机硅烷偶联剂的试验数据为准,准确无误。预测硅烷偶联剂并不容易。使用有机硅烷偶联剂后增加的粘接强度是由一系列复杂因素综合作用的结果,如浸润、表面能和边界层吸附、极性吸附、酸碱作用等。

硅烷偶联剂的作用和效果得到了认可和肯定,但为什么微量的偶联剂对界面的影响如此之大,对复合材料的性能影响如此之大,还没有一套完整的偶联机理来解释。硅烷偶联剂对两种不同性质材料的界面机理有很多研究,并提出了化学吸附和物理吸附两种理论。其中化学理论最为古老,但也是迄今为止被认为较为成功的一种理论。

 

该理论认为,偶联剂中含有一种化学官能团,能与玻璃纤维表面的硅烷醇基团和其他无机填料表面的分子形成共价键;此外,偶联剂中还含有一种与聚合物分子键合的不同官能团,为了获得良好的界面键合,偶联剂起着无机和有机面之间相互连接的桥梁作用。以硅烷偶联剂为例说明其价态理论。如丙基三乙氧基硅烷铵,使用时先与无机填料(如玻璃纤维等)反应,硅烷先水解成硅醇,然后以硅醇为主与无机填料表面发生脱水反应。

 

将硅烷偶联剂直接加入胶粘剂组合物中,作为基体树脂的用量一般为 1~5%。涂胶后通过分子扩散作用,偶联剂分子迁移到粘接界面产生偶联效应。对于固化型胶粘剂,应将胶水放置一段时间后进行固化,使偶联剂完成迁移过程,才能获得良好的效果。实际使用中,偶联剂往往在表面形成沉淀,而真正起作用的是单分子层,因此,硅烷偶联剂的用量不必太多。