有机金属酯类偶联剂使用方法

    有机金属酯类偶联剂使用方法

     

    一、粉体预处理法(干法)

    本方法是利用高速搅拌、混合设备对干粉施以剪切力等外力带动其高速运动,干粉在三维空间上高速运动的过程中相互碰撞、摩擦,从而将少量的有机金属酯类偶联剂分散均匀,包膜完全。偶联剂(低粘度品种)或其溶液(高粘度品种)以喷洒(可采用无空气喷枪)或滴加方式加入,避免一次性集中加入。搅拌时间10~15分钟,适当升温(100~120℃)可加速偶联反应的发生并使并使之反应彻底。

    注意事项:

    1.如配方中还有硬酯酸、硬酯酸盐、硅油或其它表面活性剂、润滑剂,应最先加入偶联剂,待活化完成后再加入其它助剂,以免其它助剂与偶联剂争夺填料的表面、影响偶联效果。

    2.单烷氧型钛酸酯偶联剂(HY-101、HY-102、HY-105、HY-030、HY-131等)对于水十分敏感,易水解而失效,因此需要在添加前先将填料烘干或在高搅机中搅拌几分钟以升温除去过多的不分,然后再加入,以防止偶联剂过早加入而与填料上过多的水分反应水解而失效或降低其效果。

    3.含水量较高的填料改性可采用耐水性较好的单烷氧焦磷酸基偶联剂HY-201或螯合型偶联剂HY-311 等。

    4.低粘度的偶联剂可以不经稀释直接使用,高粘度的可采用乙醇、异丙醇等无水溶剂等挥发型溶剂或白油、液体石蜡、增塑剂DOP等不挥发性液体进行稀释,稀释比较不易过大,1:1的比例较为常用。如填料是最终用于塑料、橡胶等固体产品,低沸点的溶剂会在挤出、炼胶、硫化等过程中挥发出来而形成气孔,因此必须彻底清除,有必要的情况下可延长高速搅拌的时间或单独进行烘烤。

    5. 良好的搅拌和混合效果对偶联剂的均匀分散至关重量,建议转速在800转/分钟以上,并适当的延长搅拌时间。提高转速、延长搅拌时间、使用溶剂稀释、增加偶联剂用量等都可以改善偶联剂的分散和最终的使用效果,但过度使用这些方法会带来电力能耗的增加或材料成本的增加,客户应进行综合平衡。

    6. 偶联剂活化后的填料性质稳定,可以长期储存,但也应保持干燥、避免受潮。

    二、粉体预处理法(湿法、泥浆法)

    对于一些在水体中进行加工与合成的粉体材料如轻质碳酸钙、沉淀法白碳黑、化学合成法氢氧化镁等,可将水性的有机金属酯类偶联剂直接加入到泥浆或经压滤后形成的滤饼中进行混合、分散。水性偶联剂在水相中可实现最均匀的分散,最后在干燥、受热的条件下实现很好的偶联。这一方法能实现最佳的分散效果,并能结合工厂现有的工艺条件,不增加设备投资。

    注意事项:

    1. 采用本工艺时,只能选用水性偶联剂,易水解的单烷基钛酸酯不能使用。

    2. 若偶联剂在压滤前添加,在压滤过程中可能会有相当部分的偶联剂会流失,在确定其用量时要将此因素考虑在内,予以适当提高。如有可能,尽量在加滤后添加。

    三、简单共混法(用于塑料、橡胶等行业)

    本方法是将偶联剂直接与树脂和填料一起共混,不进行填料的预处理。先按比例(通常树脂与填料之比70:30到30:70之间,偶联剂对填料的比例为0.8-1.2%之间)将树脂、填料和偶联剂(必要时可加入一定量的稀释剂)进行混合搅拌,充分均匀后再加入其它助剂进行混合。此种方法的优点是工艺简单,无需增加设备投资,特别是当偶联剂为粉体时效果更好;缺点也很明显——偶联剂的分散效果和改性效果比之预处理法要稍差,但在有一些情况下还是可行和可以接受的。

    四、内添加法(用于涂料、油墨行业)

    有机金属酯类偶联剂通常作为后添加剂用于涂料和油墨中,一般在最后工续阶段添加即可,可将偶联剂用少量溶剂(对于水性偶联剂用于水性涂料就直接采用水作溶剂)如异丙醇、甲苯等稀释后加入体系中,并辅之以必要的搅拌。若在砂磨阶段加入,效果更好,能实现对颜、填料更好包覆。

    二乙酰丙酮基有机金属酯类偶联剂(如TCA-AA75、TCA-PI2等)用于涂料和油墨中时,应在生产的最后工续添加,添加时的体系温度最好不要超过40℃。低表面能的底材(如PE、PP等),需要经过必要的表面处理以使表面能达到40达因以上为宜。同时,油墨/涂料涂装后要经60℃/10分钟以上烘烤,以使本品的偶联/架桥作用能充分发挥作用。

    五、打底法(用于涂装、粘接)

    有机金属酯类偶联剂本身不是胶粘剂,大部分情况下是作为一种附着力添加剂用于胶粘剂中,但有时候也可提高一些聚合物(如聚烯烃、PET、橡胶等)对金属、玻璃、陶瓷等材料的附着力。可以用醇、苯等有机溶剂将偶联剂稀释至5~10%,再将些溶液涂刷至需要处理的基材上,基材最好经过120℃烘烤5~10分钟。最好将处理的基材涂上胶粘剂进行粘接,或直接与聚合物进行热复合。在此种应用中可以在配方中添加一些有机功能硅烷(即硅烷偶联剂),可取得更好的偶联和促进附着的效果。


硅烷偶联剂使用方法

    硅烷偶联剂使用方法

    硅烷偶联剂的使用方法主要有表面预处理法和直接加入法,前者是用稀释的偶联剂处理填料表面,后者是在树脂和填料预混时,加入偶联剂原液。硅烷偶联剂配成溶液,有利于硅烷偶联剂在材料表面的分散,溶剂是水和醇配制成的溶液因硅烷水解速度与PH值有关,中性最慢,偏酸、偏碱都较快,因此一般需调节溶液的PH值,除氨基硅烷外,其他硅烷可加入少量醋酸,调节PH值至4-5,氨基硅烷因具碱性,不必调节。因硅烷水解后,不能久存,最好现配现用,最好在一小时内用完。

     

    下面是一些具体应用,以供用户参考:

    1)预处理填料法:

    硅烷可直接加入,也可稀释后再加入,加入方式以喷洒为好。一般搅拌5~30分钟,根据设备条件和搅拌速度而调整。若使用硅烷溶液的,应在104~121℃下烘干以使硅醇完成缩聚,并除去溶剂和硅烷水解时形成的少量的甲醇或乙醇。如没有升温装置,填料处理后应在120摄氏度烘干(2小时)。

    2)硅烷偶联剂水溶液(玻纤表面处理剂):

    玻纤表面处理剂常含有:成膜剂、抗静电剂、表面活性剂、偶联剂、水。偶联剂用量一般为玻纤表面处理剂总量的0.3-2%,将5倍水溶液首先用有机酸或盐将PH值调至一定值,在充分搅拌下,加入硅烷直到透明,然后加入其余组份,对于难溶的硅烷,可用异丙醇助溶。在拉丝过程中将玻纤表面处理剂喷洒在玻纤上干燥,除去溶剂及水份即可。

    3)底面法:

    对于面积较大的基材和水解稳定性不好的硅烷品种,可用硅烷的溶液进行涂、刷、喷或浸渍。配方大致如下:硅烷1~2%,溶剂(异丙醇或甲氧基异丙醇)85~99%,水0~10%,催化剂(醋酸)0~1.5%。硅烷在搅拌下缓慢加入,加完后再搅拌1~12小时,直至最终的溶液均一透明,呈无色或淡黄色透明状,有些硅烷(如乙烯基硅烷)的溶液配制后15小时后方能使用。所需处理的基材应事先进行脱脂、喷砂、酸洗、碱洗以去除污物和锈迹,处理后的基材室温晾干,最好在120℃下烘烤15分钟。待硅烷在基材表面成膜后,最后再进行树脂的涂、刷施工。

    (4)加入树脂法

    对于液体树脂,可将硅烷直接加入,适度搅拌以确保硅烷分散均匀;对于固体树脂,可将硅烷制成母料,使用时加入树脂中。上述两种方法都能提高CapatueTM有机功能硅烷的分散性,用量约为树脂质量份的0.3%~1%。使用本方法要确保树脂中不含水或含水量极低,并密封良好,并选用水解稳定性好的硅烷品种,以防止硅烷在储存过程中水解自聚而失效。

    (5)简单共混法

    该法是直接将硅烷在生产时与其它助剂、颜填料一起直接加入到树脂中,或与其一起共混。此种方法的优点是工艺较简单,不增加工续,节省人力成本和辅助设备投入。其缺点是硅烷的分散性可能会不好,要达到相同的效果硅烷的用量要适度加大。此种方法下,硅烷的用量约为填料质量份的0.5%~2%,在低填充配方下,可能要按体系总量或树脂量0.2~1%进行添加。


     


偶联剂改性高岭土典型工艺与设备

            偶联剂是高岭土最常用和最有效的表面改性剂,其亲水基团可与高岭土表面的亲水活性基团作用,使高岭土表面性质向疏水性转变,可增大填充量,节约成本,同时可保持较好的分散性,从而改善了聚合物基体的综合性能,特别是冲击强度、抗张强度、柔韧性和挠曲强度等。

    偶联剂改性高岭土,既可用干法,也可用湿法。

    1、高岭土干法改性工艺与设备

            干法处理改性是在一定温度条件下,将高岭土粉料置于高速搅拌的混合容器中,将溶有偶联剂的溶剂慢慢加入,搅拌一段时间后就可制得改性高岭土填料,此方法简单灵活,且完全省去了脱水和干燥过程,常作为普遍的改性方法。

    干法处理改性有两种混合方法:一种是在搅拌翻动填料的过程中,将液态改性剂或稀释过的改性剂喷入混合;还有一种是将改性剂与填料在与聚合物机械混炼时一起加入。

    偶联剂的用量相对粉体的量较少,通常为粉体用量的 1%~5%,很难在改性过程中达到对颗粒处理均一及颗粒表面改性层可控等目的,因此若达到改性剂与粉体混合包覆均匀的状态,需对设备和操作过程十分注意,同时对设备的要求较高。

    目前,干法改性设备主要有高速加热式混合机、高速气流冲击式粉体表面改性机、连续式粉体表面改性机等。

    2、高岭土湿法改性工艺与设备

            偶联剂湿法改性与干法改性相比,具有与表面改性剂混合均匀,分散性好的优点,适合用于可溶或可水解的有机表面改性剂,更适用于前段为湿法制高岭土粉的工艺而后段又需要干燥的场合。  

            湿法偶联剂处理改性高岭土,是在一定温度条件下将高岭土粉料浸入溶有偶联剂的溶液中相互作用一段时间,然后使高岭土粉与溶剂分离,再将粉料进行干燥处理。湿法处理改性也有两种混合方法:

            一种是将偶联剂水溶液或乳液或偶联剂直接加到高岭土水悬浮液中搅拌反应,然后再除水干燥;

            另一种方法是将高岭土悬浮于偶联剂溶液中,让其吸附偶联剂,再除溶剂,干燥。

            该工艺的主要参数是高岭土浆料浓度、改性温度和时间及干燥温度和时间。由于偶联剂的分解温度一般较低,干燥温度过高或干燥时间过长都可能导致偶联剂的功能基团失效或破坏,因此干燥工艺条件的确定必须严格依据偶联剂的物理化学特性。

            湿法改性对设备的要求较低,现在最常用的设备是球磨机,其主要方法是将高岭土除沙后制成一定浓度的浆体,在加热条件下与改性剂混合,然后在球磨机中改性一定时间,离心液体,烘干沉淀物后粉碎。有研究发现湿法超细粉碎煤系煅烧高岭土颗粒,可以导致晶体结构发生晶格畸变和非晶化,会使颗粒密度降低,白度有所提高。

    ——摘自粉体技术网


钛酸酯偶联剂简介

    概述

            亚磷酰氧基可提供抗氧、耐燃性能等,因此通过OX-的选择,可以使钛酸酯兼具偶联和其他特殊性能;R'-是长碳键烷烃基,它比较柔软,能和有机聚合物进行弯曲缠结,使有机物和无机物的相容性得到改善,提高材料的抗冲击强度;Y是羟基、氨基、环氧基或含双键的基团等,这些基团连接在钛酸酯分子的末端,可以与有机物进行化学反应而结合在一起。应用在塑料行业,可使填料得到活化处理,从而提高填充量,减少树脂用量,降低制品成本,同时改善加工性能,增加了制品光泽,提高了质量。

    应用

    应用在橡胶行业,对填料改性可起补强作用,可减少橡胶用量和防老剂用量,提高制品耐磨强度和抗老化能力,其光泽也得到显著提高。

    应用在涂料行业,可增大颜料填料量,分散性能提高,具有防沉效果,可防发花,漆膜强度得到提高,色泽鲜艳,还具有催干特性,对烘漆还可以降低烘烤温度和缩短烘烤时间。

    应用在颜料行业,可使颜料分散性得到显著改善。可缩短研磨分散时间、使制品色泽鲜艳。

    应用在造纸行业,使碳酸钙或滑石粉分散性得到提高,流失损耗大为减少,并提高其填充量,增强纸张强度,改善纸张印刷性能等。

    应用在油田行业,可提高压裂液的成胶性能,耐热温度及井下深度和渗透性能,对提高石油采收率效果显著。

    应用在磁材料工业,使磁粉分散性得到显著改善,与带基或载体的亲和性增强,从而提高了其充填量,使磁密度增大,磁信号得到显著提高。

    总之,由于钛的特殊结构,因而有多种独特的功能。世界各国都在积极开展钛的应用研究,钛是在地壳中分布量占第四位的金属元素,我国储量丰富。我国除在开展钛合金研究外,还有钛化学。仅研究有机钛偶联剂的就有近20家科研单位和大专院校。开展有机钛化合物的研制与应用是当前国际上的发展方向,其应用范围是广阔的,效果是显著的,这对我国化学工业的发展以及提高贵厂的产品质量,降低成本,提高效益,均有重要意义。

    特点

            四价元素是最好的分子建筑者,例如四价碳---构成了生命的基础。同样钛化学表明,四价钛可以使化学家们合成出各种分子类型的钛酸酯作为偶联剂,它们除了能为不同的填充剂和聚合物体系提供良好的偶联作用外,还显示其它各种功能。钛酸酯偶联剂的分子可以划分为六个功能区,它们在偶联机制中分别发挥各自的作用。 六个功能区如图所示钛酸酯偶联剂的六个功能区

    功能区1

            (RO)m -起无机物与钛偶联。钛酸酯偶联剂通过它的烷氧基直接和填料或颜料表面所吸附的微量羧基羟基进行化学作用而偶联。

    由于功能区①基团的差异开发了不同类型偶联剂,每种类型对填料表面的含水量有选择性,各类型特点:

    单烷氧基型

            单烷氧基钛酸酯在无机粉末和基体树脂的界面上产生化学结合,它所具有的极其独特的性能是在无机粉末的表面形成单分子膜,而在界面上不存在多分子膜。

    因为依然具有钛酸酯的化学结构,所以在过剩的偶联剂存在下,使表面能变化,粘度大幅度降低,在基体树脂相由于偶联剂的三官能基和酯基转移反应,可使钛酸酯分子偶联,这就便于钛酸酯分子的变型和填充聚合物体系的选用。

    该类偶联剂(除焦磷酸型外)特别适合于不含游离水,只含化学键合水或物理键合水的干燥填充剂体系,如碳酸钙、水合氧化铝等。

    单烷氧基焦磷酸酯型

            该类钛酸酯适合于含湿量较高的填充剂体系,如陶土、滑石粉等,在这些体系中,除单烷氧基与填充剂表面的羟基反应形成偶联外,焦磷酸酯基还可以分解形成磷酸酯基,结合一部份水。

    配位型

            可以避免四价钛酸酯在某些体系中的副反应。如在聚酯中的酯交换反应,在环氧树脂中与羟基的反应,在聚氨酯中与聚醇或异氰酸酯的反应等。该类偶联剂在许多填充剂体系中都 适用,有良好的偶联效果,其偶联机理和单烷氧基型类似。

    螫合

            该类偶联剂适用于高湿填充剂和含水聚合物体系,如湿法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸铝、水处理玻璃纤维、灯黑等,在高湿体系中,一般的单烷氧基型钛酸酯由于水解稳定性较差,偶联效果不高,而该型具有极好的水解稳定性,在此状态下,显示良好的偶联效果。

    功能区2

            -(--O……)--具有酯基转移和交联功能。

            该区可与带羧基的聚合物发生酯交换反应,或与环氧树脂中的羧基进行酯化反应,使填充剂、钛酸酯和聚合物三者交联。

    酯交换反应性受以下几个因素支配:

    1、钛酸酯分子与无机物偶联部份的化学结构;

    2、功能区③上的OX基团的化学结构;

    3、有机聚合物的化学结构;

    4、其它助剂如酯类增塑剂的化学性质。

            钛酸酯在聚烯烃之类的热塑性聚合物中不发生酯交换反应,但在聚酯,环氧树脂中或者在加有酯类增塑剂的软质聚氯乙烯塑料中,酯交换反应却有很大影响。酯交换反应的活性太高会造成不良后果,例如象KR-9S那样的钛酸酯,当加入到聚合物中后,能迅速发生酯交换反应,初期粘度急剧升高,使填充量大大下降,而象KR-12那样的钛酸酯、酯交换反应的活性低,没有初期粘度效应,但酯交换反应可随着时间逐渐进行,这样不但初期的分散性良好,而且填充量可大为增加。

    在涂料中可利用钛酸酯偶联剂的酯交换机制来交联固化饱和聚酯和醇酸树脂,从而可得到一种不泛黄的材料(因为不含不饱和结构),由于酯交换作用可以表现触变性,因此有较高酯交换活力的KR-9S具有触变性效果,TTS也有一定程度的酯交换能力。

    功能区3

            OX--连接钛中心的基团。

            这一部位的OX基团随基结构不同,对钛酸酯的性能有不同影响,例如羧基可增加与半极性材料的相溶性,磺酸基具有触变性,砜基可增加酯交换活性,磷酸酯基可提高阻燃性,聚氯乙烯的软化性;焦磷酸酯基可吸收水份,改进硬质聚氯乙烯的冲击强度亚磷酸酯基可提高抗氧性,降低聚酯或环氧树酯中的粘度等。

    折叠功能区4

            R---热塑性聚合物的长链纠缠基团,钛酸酯分子中的有机骨架。

            由于存在大量长链的碳原子数提高了和高分子体系的相溶性,引起无机物界面上表面能的变化,具有柔韧性及应力转移的功能,产生自润滑作用,导致粘度大幅度下降,改善加工工艺,增加制品的延伸率撕裂强度,提高冲击性能,如果R为芳香基,可提高钛酸酯与芳烃聚物的相溶性。

    功能区5

            Y---热固性聚合物的反应基团。

            当它们连接在钛的有机骨架上,就能使偶联剂和有机材料进行化学反应而连接起来,例如双键能和不饱和材料进行交联固化,氨基能和环氧树脂交联等。

    功能区6

            )n 它代表钛酸酯的官能度,n可以为1-3,因而能根据需要调节,使它对有机物产生多种不同的效果,在这一点上灵活性要比象硅烷那样的三烷氧基单官能偶联剂大。

            从上述六个功能区的作用,可以看出钛酸酯偶联剂具有很大的灵活性和多功能性,它本身既是偶联剂,也可以是分散剂湿润剂、粘合剂、交联剂、催化剂等、还可以兼有防锈、抗氧化、阻燃等多功能;

    注意事项

            在选用偶联剂之前,应首先测定所用填充剂的含湿性,根据含湿状态和前述各类钛酸酯的特性决定具体品种,干燥填充剂宜用单烷氧基型,潮湿填充剂可选螯合型或单烷氧基焦磷酸型。在选用偶联剂时还应考虑聚合物的熔点,结晶度、分子量、极性、芳香性、脂脚性、共聚结构等,对于热固性聚合物还要考虑到其固化温度和固化机理。

    填充剂的形状、比表面、湿含量、酸碱性、化学组成等都可影响偶联效果。一般粗粒子填充剂偶联效果不及细粒子好但对超微细(如CaCO3≥2000目)填充剂效果则有相反现象。

    偶联剂的用量,一般为处理物重量的0.5--3%,推荐使用量为0.8---1.5%。其用量与效果并非是正比关系,量太多则偶联剂过剩反而使性能下降,(在塑料中使拉伸、抗冲击等指标下降,在涂料中,会使附着力大为降低等)量太少,则因包复不完全,效果不显著。所以在应用时要试验出最佳用量,做到既经济又有效。

    由于钛酸酯偶联剂用量少,为使其发挥应有的效果,必须使它在填料(或颜料等处理物)中均匀地分散,否则,达不到偶联效果。



硅烷偶联剂 简介 ·

    简介

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    如图

           此处,n=0~3;X-可水解的基团;Y一有机官能团,能与树脂起反应。X 通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等,这些基团水解时即生成硅醇(Si(OH)3),而与无机物质结合,形成硅氧烷。Y是乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基。这些反应基可与有机物质反应而结合。因此,通过使用硅烷偶联剂,可在无机物质和有机物质的界面之间架起"分子桥",把两种性质悬殊的材料连接在一起提高复合材料的性能和增加粘接强度的作用。硅烷偶联剂的这一特性最早应用于玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)上,作玻璃纤维的表面处理剂,使玻璃钢的机械性能、电学性能和抗老化性能得到很大的提高,在玻璃钢工业中的重要性早已得到公认。

           硅烷偶联剂的用途已从玻璃纤维增强塑料(FRP)扩大到玻璃纤维增强热塑性塑料(FRTP)用的玻璃纤维表面处理剂、无机填充物的表面处理剂以及密封剂、 树脂混凝土、水交联性聚乙烯、树脂封装材料、壳型造型、轮胎、带、涂料、胶粘剂、研磨材料(磨石)及其它的表面处理剂。在硅烷偶联剂这两类性能互异的基团中,以Y基团最重要、它对制品性能影响很大,起决定偶联剂的性能作用。只有当Y基团能和对应的树脂起反应,才能使复合材料的强度提高。一般要求Y基团要与树脂相容并能起偶联反应。

    应用领域

    硅烷偶联剂的应用大致可归纳为三个方面:


    表面处理

    能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能,大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能,即使在湿态时,它对复合材料机械性能的提高,效果也十分显著。在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍,用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%,其中用得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。


    填充塑料

    可预先对填料进行表面处理,也可直接加入树脂中。能改善填料在树脂中的分散性及粘合力,改善无机填料与树脂之间的相容性,改善工艺性能和提高填充塑料(包括橡胶)的机械、电学和耐气候等性能。


    用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂

    能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。 硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。硅烷偶联剂作为增粘剂的作用原理在于它本身有两种基团;一种基团可以和被粘的骨架材料结合;而另一种基团则可以与高分子材料或粘接剂结合,从而在粘接界面形成强力较高的化学键,大大改善了粘接强度。硅烷偶联剂的应用一般有三种方法:一是作为骨架材料的表面处理剂;二是加入到粘接剂中,三是直接加入到高分子材料中。从充分发挥其效能和降低成本的角度出发,前两种方法较好。

    具体应用

    硅烷偶联剂在胶粘剂工业的具体应用有如下几个方面:

    ①在结构胶粘剂中金属与非金属的胶接,若使用硅烷类增粘剂,就能与金属氧化物缩合,或跟另一个硅烷醇缩合,从而使硅原子与被胶物表面紧紧接触。如在丁腈酚醛结构胶中加入硅  烷作增粘剂,可以显著提高胶接强度。

    ②在胶接玻璃纤维方面国内外已普遍采用硅烷作处理剂。它能与界面发生化学反应,从而提高胶接强度。例如,氯丁胶胶接若不用硅烷作处理剂时,胶接剥离强度为1.07公斤/厘米2,若用氨基硅烷作处理剂,则胶接的剥离强度为8.7公斤/厘米2。

    ③在橡胶与其他材料的胶接方面,硅烷增粘剂具有特殊的功用。它明显地提高各种橡胶与其它材料的胶接强度。例如,玻璃与聚氨酯橡胶胶接时,若不用硅烷作处理剂,胶的剥离强度为0.224公斤/厘米2,若加硅烷时,剥离强度则为7.26公斤/厘米2。

    ④本来无法用一般粘接剂解决的粘接问题有时可用硅烷偶联剂解决。如铝和聚乙烯、硅橡胶与金属、硅橡胶与有机玻璃,都可根据化学键理论,选择相应的硅烷偶联剂,得到满意的解决。例如,用乙烯基三过氧化叔丁基硅烷(Y一4310)可使聚乙烯与铝箔相粘合;用丁二烯基三乙氧基硅烷可使硅橡胶与金属的扯离强度达到21.6~22.4公斤/厘米2。一般的粘接剂或树脂配合使用偶联剂后不仅能提高粘合强度,更主要的是增加粘合力的耐水性及耐久性。如聚氨基甲酸酯和环氧树脂对许多材料虽然具有高的粘合力,但粘合的耐久性及耐水性不太理想;加入硅烷偶联剂后,这方面的性能可得到显著的改善。

    ⑤在电解铜箔生产过程中可用作有机化处理。即在铜箔表面均匀喷涂硅烷偶联剂而形成有机膜,进一步提升防氧化能力和耐焊性,还有助于提高铜箔与基材的结合力。

    其它方面应用

    硅烷偶联剂的其它方面应用还包括:

    ①使固定化酶附着到玻璃基材表面,

    ②油井钻探中防砂,

    ③使砖石表面具有憎水性,

    ④通过防吸湿作用,使荧光灯涂层具有较高的表面电阻;

    ⑤提高液体色谱柱中有机相对玻璃表面的吸湿性能。

    选用原则

           在硅烷偶联剂的两类性能互异的基团中,以 Y基团最重要,它直接决定硅烷偶联剂的应用效果。只有当 Y 基团能和对应的基体树脂起反应时,才能提高有机胶粘剂的粘接强度。一般要求 Y 基团能与树脂相溶并能起偶联反应,所以对于不同的树脂,必须选择含适当 Y 基团的硅烷偶联剂。

           当Y为无反应性的烷基或芳基时,对极性树脂是不起作用的,但可用于非极性树脂,如硅橡胶、聚苯乙烯等的胶接中。当Y含反应性官能基,要注意它与所用树脂的反应性及相容性。当Y含氨基时,是属于催化性的,能在酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛的聚合中作催化剂,也可作为环氧和聚氨酯树脂的固化剂,这时偶联剂完全参与反应,形成新键。氨基硅烷类的偶联剂是属于通用型的,几乎能与各种树脂起偶联作用,但聚酯树脂例外。x 基团的种类对偶联效果没有影响。因此,根据Y基团中反应基的种类,硅烷偶联剂也分别称为乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷等,这几种有机官能团硅烷是最常用的硅烷偶联剂。

     


润滑剂的作用

            高聚物的在熔融之后通常具有较高的粘度,在加工过程中,熔融的高聚物在通过窄缝、浇口等流道时,聚合物熔体必定要与加工机械表面产生摩擦,有些摩擦在对聚合物的加工是很不利的,这些摩擦使熔体流动性降低,同时严重的摩擦会使薄膜表面变得粗糙,缺乏光泽或出现流纹。为此,需要加入以提高润滑性、减少摩擦、降低界面粘附性能为目的助剂。这就是润滑剂。润滑剂除了改进流动性外,还可以起熔融促进剂、防粘连和防静电剂、爽滑剂等作用。

    一、润滑剂的分类

    1、润滑剂按化学结构可划分:为脂肪酸酰胺类、烃类、脂肪酸类、酯类、醇类、金属皂类、复合润滑剂类。

    2、按用途类型可划分为:内润滑剂(如高级脂肪醇、脂肪酸酯等)、外润滑剂(如高级脂肪酸、脂肪酰胺、石蜡等)和复合型润滑剂(如金属皂类硬脂酸钙、脂肪酸皂、脂肪酰胺等)。

    二、常用树脂所适用的润滑剂 

    1、聚氯乙烯:适用:液体石蜡、固体石蜡、高熔点石蜡、聚乙烯蜡、乙撑双硬脂酰胺、酯蜡硬脂酸丁酯、单硬脂酸甘油酯、金属皂、硬脂酸、硬脂醇。

    2、聚乙烯、聚丙烯:适用:乙撑双硬脂酰胺、硬脂酰胺、油酸酰胺、硬脂酸钙、硬脂酸锌、高沸点石蜡、微晶石蜡、脂肪酸。

    3、聚苯乙烯:适用硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、高熔点石蜡、硬脂酸丁酯。
    4、ABS树脂:适用硬脂酸锌等金属皂、脂肪酰胺、乙撑双硬脂酰胺、高熔点石蜡。

    5、聚酰胺:适用油酸酰胺、硬脂酰胺、乙撑双硬酯酰胺。

    6、PBT/PET树脂:适用硬脂酸锌、硬脂酸钙、脂肪酰胺、高熔点石蜡、聚乙烯蜡。

    7、酚醛、氨基树脂:适用硬脂酸锌等金属皂、脂肪酰胺、乙撑双硬脂硬酰胺、高熔点石蜡

    三、润滑剂效能

    1、必须具有优异的、效能持久的润滑性能。

    2、与聚合物具备良好的相容性,内部、外部润滑作用要平衡,不影响树脂的透明性,不起霜、不易结垢,不与其他助剂反应。

    3、黏度小,表面引力小,在界面处扩展性好,易形成界面层。

    4、 热稳定性能优良,在加工成型过程中不分解、不挥发、不降低聚合物的各种优良性能,不影响制品第二次加工性能。

    5、无毒,无污染,不腐蚀设备,价格便宜。


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