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白炭黑在各種橡膠上的補強效果優(yōu)于其他白色填料,僅次于炭黑。與炭黑填充的硫化橡膠相比,二氧化硅/橡膠復合材料具有絕緣性好,發(fā)熱少,撕裂強度高,滾動阻力低和耐濕滑的優(yōu)點。在二氧化硅增強的復合材料中,生產(chǎn)氨基硅烷偶聯(lián)劑顆粒通常以松散的“星云”次級聚集體形式存在。然而,SiO 2是極性顆粒,與非極性聚合物的相容性差,并且具有強的吸附和聚集趨勢。因此,生產(chǎn)氨基硅烷偶聯(lián)劑顆??偸莾A向于聚集兩次并且產(chǎn)生氫鍵締合。在混合過程中難以均勻地分散在橡膠中,并且不能獲得所需的復合效果。
丙烯酸乳液是水性涂料的主要成膜物質(zhì)之一,在水性涂料的原料中占很大比例。它主要用于建筑,防水,包裝,紡織,水性油墨和拼圖膠等行業(yè)。它是一種無毒,無刺激,環(huán)保且具有出色的物理和化學特性的環(huán)?;瘜W原料。 2019年,全球生產(chǎn)氨基硅烷偶聯(lián)劑的生產(chǎn)能力約為630萬噸,丙烯酸乳液的需求約為650萬噸??傮w情況供不應求。未來幾年生產(chǎn)氨基硅烷偶聯(lián)劑的市場規(guī)模將繼續(xù)增長,預計到2025年將達到894萬噸。預計到2020年,國內(nèi)涂料市場將超過2800萬噸,涂料行業(yè)丙烯酸乳液的市場需求約為350萬噸。在未來幾年中,預計我國丙烯酸乳液行業(yè)的市場規(guī)模將繼續(xù)增加。
硅烷偶聯(lián)劑是一種硅烷,在分子中包含兩個不同的化學性質(zhì)(有機官能團和可水解基團)。分子結(jié)構通常為:YR-Si(Men)X4-n-1(其中Y為有機官能團,R為可水解的硅官能團)。通過使用生產(chǎn)氨基硅烷偶聯(lián)劑可以在無機物和有機物之間的界面之間建立“分子橋”,以將性質(zhì)非常不同的兩種材料連接在一起,從而形成有機基體-硅烷偶聯(lián)劑-無機基體的粘結(jié)層。改善復合材料的性能并增加粘結(jié)強度。典型的生產(chǎn)氨基硅烷偶聯(lián)劑包括A151(乙烯基三乙氧基硅烷),A171(乙烯基三甲氧基硅烷),A172(乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷)等。
國外情況:國外相關研究很早就開始了。美國辛辛那提大學的Van Ooij W J教授首先將生產(chǎn)氨基硅烷偶聯(lián)劑用于金屬預處理。他已經(jīng)在1990年代開始進行研究嘗試,并獲得了大量研究成果和zhuanli。國內(nèi)情況:近年來,中國也開始研究和使用硅烷偶聯(lián)劑來處理金屬樹脂涂料體系。徐毅研究了乙烯基三乙氧基硅烷和環(huán)氧三乙氧基硅烷的水解和包覆過程。我國于1950年在中國科學院化學研究所研制出KH-550,KH-560,KH-570,KH-590等型號的生產(chǎn)氨基硅烷偶聯(lián)劑,并投入生產(chǎn)相繼。后來,氨基硅烷和改性氨基硅烷相繼出現(xiàn)。后來,開發(fā)了耐熱硅烷,陽離子硅烷,重氮和疊氮化硅烷?,F(xiàn)在,我們國內(nèi)的硅烷生產(chǎn)商發(fā)展迅速,許多品種擺脫了對進口的依賴。
當在金屬表面上形成硅烷膜時,由于硅烷溶液中的SiOH基與金屬表面上的MeOH基縮合,因此在界面上會形成牢固的Si-O-Me共價鍵。該鍵與Si-O-Si鍵一起在界面區(qū)域或“界面層”中形成新的結(jié)構。以鋁為例,顯示了生產(chǎn)氨基硅烷偶聯(lián)劑處理后金屬的表面結(jié)構??梢钥闯?,界面層主要包括Al-O-Si鍵和Si-O-Si鍵,其化學成分類似于(Al2O3)x·(xSiO2)y。研究表明,界面層的形成為良好保護金屬表面奠定了重要基礎。隨著生產(chǎn)氨基硅烷偶聯(lián)劑的耐水性的提高,膜中的水量大大減少,從而防止了Si-O-Al共價鍵的水解,在界面處保持了良好的粘合強度,并進一步確保了硅烷的防腐性能。硅烷膜。
硅烷偶聯(lián)劑的主要應用領域之一是對有機聚合物中使用的無機填料的處理。后者可以用生產(chǎn)氨基硅烷偶聯(lián)劑處理,將其親水性表面轉(zhuǎn)變?yōu)橛H有機表面,這可以防止顆粒聚集和系統(tǒng)中急劇的聚合物增稠,還可以改善有機聚合物對增強填料的潤濕性。碳官能硅烷還可以使補強填料與聚合物牢固結(jié)合。但是,硅烷偶聯(lián)劑的效果還與生產(chǎn)氨基硅烷偶聯(lián)劑的種類和量,基材的特性,樹脂或聚合物的性質(zhì)以及應用場合,方法和條件有關。