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早在1940年代,約翰·霍普金斯大學(xué)的Ralph K Witt等人在向海軍軍械局提交的“秘密”報告中指出,玻璃纖維已用烯丙基三乙氧基硅烷處理過。所得的不飽和聚合物復(fù)合材料的強度是用乙基三氯硅烷處理的玻璃纖維的強度的兩倍,從而打開了生產(chǎn)丙基三乙氧基硅烷的實際應(yīng)用歷史,很大地刺激了硅烷偶聯(lián)劑的研究和開發(fā)。硅烷的應(yīng)用:硅烷偶聯(lián)劑作為連接兩種性質(zhì)不同的材料的“分子橋”,已廣泛用于復(fù)合材料,涂料,膠粘劑和其他行業(yè)。隨著其在玻璃纖維增強材料中的應(yīng)用,合成的種類正在增加,并且應(yīng)用范圍也在擴大?,F(xiàn)在,生產(chǎn)丙基三乙氧基硅烷基本上可用于所有無機材料和有機材料的連接表面,并已廣泛用于汽車,航空,電子和建筑等行業(yè)。
1、硅烷偶聯(lián)劑。生產(chǎn)丙基三乙氧基硅烷是一種輔助劑,可解決無機基材上涂層的更好附著力。然而,其在水中的差的穩(wěn)定性限制了其在水性涂料工業(yè)中的應(yīng)用。另外,一定的溫度可以達(dá)到良好的增粘效果,這也限制了其使用范圍。2、潤濕劑。潤濕劑主要是為了改善涂層的潤濕性能,以增強附著力。 3、氯化聚烯烴。PP和PE聚烯烴是非吸收性基材。表面光滑且難以粘附。表面處理過程麻煩,并且水性產(chǎn)品的商業(yè)化不好。容易缺貨等問題限制了其發(fā)展。4、交聯(lián)固化劑。在配方中引入固化劑可以增強成膜性能并改善涂層的附著力。然而,生產(chǎn)丙基三乙氧基硅烷還需要具有反應(yīng)性基團(tuán),并且成品通常具有限制其發(fā)展的缺點。5、增粘助劑。引入對基材具有優(yōu)異粘合性的特性樹脂,以改善涂層的粘合性能。
①硅烷偶聯(lián)劑;硅烷偶聯(lián)劑是較早開發(fā)和使用廣泛的偶聯(lián)劑。對于一般的硅烷偶聯(lián)劑,因為羥基的數(shù)目太少,所以僅當(dāng)與生產(chǎn)丙基三乙氧基硅烷相似的樹脂基團(tuán)可用于改性時,才難以或不發(fā)生與重質(zhì)碳酸鈣表面的偶聯(lián)反應(yīng)。②鈦酸酯偶聯(lián)劑;鈦酸酯偶聯(lián)劑主要分為單烷氧基型,焦磷酸單烷氧基型,配位型和螯合型。③鋁酸鹽偶聯(lián)劑;與鈦酸酯偶聯(lián)劑相比,生產(chǎn)丙基三乙氧基硅烷具有色淺,無毒,室溫下為固體,熱穩(wěn)定性高,使用方便的優(yōu)點。同時,鋁酸鹽偶聯(lián)劑本身具有一定的潤滑性。塑性作用,因此對于重質(zhì)碳酸鈣的表面改性,鋁酸鹽偶聯(lián)劑的改性效果優(yōu)于硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑。
生產(chǎn)丙基三乙氧基硅烷具有將材料泵送到反應(yīng)液體上的思想,這不僅有效地解決了由于反應(yīng)器每單位體積的熱交換面積太小而導(dǎo)致的溫度延遲的問題,而且由于抽氣裝置的設(shè)計,可以避免反應(yīng)液底部泄漏引起的安全隱患;應(yīng)用外部熱交換器冷卻外部循環(huán)內(nèi)部溫度的技術(shù)方案,其產(chǎn)生的明顯有益效果包括以下三個方面:1.對外回路進(jìn)行內(nèi)部冷卻,可使反應(yīng)液溫度迅速降至目標(biāo)溫度,使放熱反應(yīng)可控;2.反應(yīng)液從頂部抽出的設(shè)計可以避免反應(yīng)器底部泄漏引起的潛在安全隱患;3.生產(chǎn)丙基三乙氧基硅烷由于縮短了進(jìn)料時間和反應(yīng)時間,對提高生產(chǎn)效率更有利。
硅烷偶聯(lián)劑在膠粘劑行業(yè)中的具體應(yīng)用如下:1、在結(jié)構(gòu)粘合劑中,金屬和非金屬鍵合,如果使用生產(chǎn)丙基三乙氧基硅烷類增粘劑,它可以與金屬氧化物縮合或與另一種硅烷醇縮合,從而使硅原子與硅酮的表面緊密接觸。2、硅烷已在國內(nèi)外廣泛用作玻璃纖維粘合的處理劑。它可以與界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng),從而提高結(jié)合強度。3、對于橡膠和其他材料的粘合,硅烷增粘劑具有特殊功能。它明顯提高了各種橡膠與其他材料的粘合強度。4、有時可以用生產(chǎn)丙基三乙氧基硅烷解決一般膠粘劑無法解決的粘結(jié)問題。