硅烷偶聯(lián)劑應(yīng)用方法

硅烷偶聯(lián)劑的使用方法主要有表面預(yù)處理法和直接加入法，前者是用稀釋的偶聯(lián)劑處理填料表面，后者是在樹脂和填料預(yù)混時(shí)，加入偶聯(lián)劑的原液。

(1)表面預(yù)處理法 : 將硅烷偶聯(lián)劑配成 0.5~1%濃度的稀溶液，使用時(shí)只需在清潔的被粘表面涂上薄薄的一層，干燥后即可上膠。所用溶劑多為水、醇(甲氧基硅烷選擇甲醇，乙氧基硅烷選擇乙醇)、或水醇混合物，并以不含氟離子的水及價(jià)廉無毒的乙醇、異丙醇為宜。除氨烴基硅烷外，由其它硅烷偶聯(lián)劑配制的溶液均需加入醋酸作水解催化劑，并將pH值調(diào)至3.5~5.5。長鏈烷基及苯基硅烷由于穩(wěn)定性較差，不宜配成水溶液使用。氯硅烷及乙氧基硅烷水解過程中伴隨有嚴(yán)重的縮合反應(yīng)，也不宜配成水溶液或水醇溶液使用，而多配成醇溶液使用。水溶性較差的硅烷偶聯(lián)劑，可先加入 0.1~0.2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的非離子型表面活性劑，然后再加水加工成水乳液使用。硅烷偶聯(lián)劑配成溶液，有利于硅烷偶聯(lián)劑在材料表面的分散，溶劑是水和醇配制成的溶液，溶液一般為硅烷(20%)、醇(72%)、水(8%)，醇一般為乙醇(對乙氧基硅烷)甲醇(對甲氧基硅烷)及異丙醇(對不易溶于乙醇、甲醇的硅烷)因硅烷水解速度與PH值有關(guān)，中性最慢，偏酸、偏堿都較快，因此一般需調(diào)節(jié)溶液的PH值，除氨基硅烷外，其他硅烷可加入少量醋酸，調(diào)節(jié)PH值至4-5，氨基硅烷因具堿性，不必調(diào)節(jié)。因硅烷水解后，不能久存，最好現(xiàn)配現(xiàn)用，最好在一小時(shí)內(nèi)用完。

(2)硅烷偶聯(lián)劑水溶液（玻纖表面處理劑）：玻纖表面處理劑常含有：成膜劑、抗靜電劑、表面活性劑、偶聯(lián)劑、水。偶聯(lián)劑用量一般為玻纖表面處理劑總量的0.3%-2%，將5倍水溶液首先用有機(jī)酸或鹽將PH調(diào)至一定值，在充分?jǐn)嚢柘?，加入硅烷直到透明，然后加入其余組份，對于難溶的硅烷，可用異丙醇助溶。在拉絲過程中將玻纖表面處理劑在玻纖上干燥，除去溶劑及水份即可。

(3)底面法：將5%-20%的硅烷偶聯(lián)劑的溶液同上面所述，通過涂、刷、噴，浸漬處理基材表面，取出室溫晾干24小時(shí)，最好在120℃下烘烤15分鐘。

(4)直接添加方法:將硅烷偶聯(lián)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%。涂膠后依靠分子的擴(kuò)散作用，偶聯(lián)劑分子遷移到粘接界面處產(chǎn)生偶聯(lián)作用。對于需要固化的膠粘劑，涂膠后需放置一段時(shí)間再進(jìn)行固化，以使偶聯(lián)劑完成遷移過程，方能獲得較好的效果。實(shí)際使用時(shí)，偶聯(lián)劑常常在表面形成一個(gè)沉積層，但真正起作用的只是單分子層，因此，偶聯(lián)劑用量不必過多。

大致的填料直徑和使用硅烷的比例如下:

常用硅烷醇/水溶液所需PH值

有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑的選擇一般憑借對有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑側(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，準(zhǔn)確地預(yù)測有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑是非常困難的。使用有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑后增大的鍵強(qiáng)度是一系列復(fù)雜因素的綜合，如浸潤、表面能、邊界層的吸附、極性吸附，酸堿相互作用等.

預(yù)選有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑可遵循以下規(guī)津:不飽和聚醋可選用乙烯纂、環(huán)氧基及甲基丙烯陳氧基型有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑;環(huán)氧樹脂宜選用環(huán)氧基或氨基型有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑;酚醛樹脂宜選用氨基或服基型有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑;烯烴聚合物宜選用乙烯基型右機(jī)硅烷偶聯(lián)劑;硫磺硫化的橡膠宜選用疏基型有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑等，

選用硅烷偶聯(lián)劑的一般原則:

已知，硅烷偶聯(lián)劑的水解速度取于硅能團(tuán)Si-X[胡云光1]，而與有機(jī)聚合物的反應(yīng)活性則取于碳官能團(tuán)C-Y[胡云光2]。因此，對于不同基材或處理對象，選擇適用的硅烷偶聯(lián)劑至關(guān)重要。選擇的方法主要通過試驗(yàn)，預(yù)選并應(yīng)在既有經(jīng)驗(yàn)或規(guī)律的基礎(chǔ)上進(jìn)行。例如，在一般情況下，不飽和聚酯多選用含CH2=CMeCOOVi[胡云光3]及CH2-CHOCH2O的硅烷偶聯(lián)劑，環(huán)氧樹脂多選用含 ?CH2CHCH2O-及H2N-硅烷偶聯(lián)劑，酚醛樹脂多選用含H2N-及H2NCONH硅烷偶聯(lián)劑，聚烯烴多選用乙烯基硅烷，使用硫黃硫化的橡膠則多選用烴基硅烷等。由于異種材料間的黏接強(qiáng)度受到一系列因素的影響，諸如潤濕、表面能、界面層及極性吸附、酸堿的作用、互穿網(wǎng)絡(luò)及共價(jià)鍵反應(yīng)等，因而，光靠試驗(yàn)預(yù)選有時(shí)還不夠精確，還需綜合考慮材料的組成及其對硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)的敏感度等。為了提高水解穩(wěn)定性及降低改性成本，硅烷偶聯(lián)劑中可摻入三烴基硅烷使用。對于難黏材料，還可將硅烷偶聯(lián)劑交聯(lián)的聚合物共用[胡云光4]。 硅烷偶聯(lián)劑用作增黏劑時(shí)，主要是通過與聚合物生成化學(xué)鍵、氫鍵;[胡云光5]潤濕及表面能效應(yīng):[胡云光6]改善聚合物結(jié)晶性、酸堿反應(yīng)以及互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的生成等而實(shí)現(xiàn)的。增黏主要圍繞3種體系:即(1)無機(jī)材料對有機(jī)材料;(2)無機(jī)材料對無機(jī)材料;(3)有機(jī)材料對有機(jī)材料。對于第一種黏接，通常要求將無機(jī)材料黏接到聚合物上，故需優(yōu)先考慮硅烷偶聯(lián)劑中Y與聚合物所含官能團(tuán)的反應(yīng)活性:后兩種屬于同類型材料間的黏接，故硅烷偶聯(lián)劑自身的反親水型聚合物以及無機(jī)材料要求增黏時(shí)所選用的硅烷偶聯(lián)劑 。