硅烷偶联剂
硅烷偶联剂处理金属表面
硅烷偶联剂是一种具有特殊结构的有机硅化合物，它可以在金属表面形成一层致密的保护膜，提高金属的耐腐蚀性、抗氧化性和耐磨性。
同时，硅烷偶联剂还可以增强金属与涂层之间的附着力，提高涂层的抗脱落性能。
使用硅烷偶联剂处理金属表面可以提高金属的表面能，使其更容易被润湿和附着，从而改善涂层的附着力和耐久性。
此外，硅烷偶联剂还可以与无机填料反应，改善其与有机聚合物的相容性，提高复合材料的性能。
在金属表面处理中，硅烷偶联剂的应用范围广泛，可用于钢铁、铝、铜等金属表面的处理。
例如，在钢铁表面处理中，硅烷偶联剂可以通过化学反应在钢铁表面形成一层致密的保护膜，提高钢铁的耐腐蚀性和抗氧化性。
在铝表面处理中，硅烷偶联剂可以改善铝表面的润湿性和附着力，提高涂层的附着力和耐久性。
总之，使用硅烷偶联剂处理金属表面可以提高金属的耐腐蚀性、抗氧化性和耐磨性，同时还可以改善金属与涂层之间的附着力，提高涂层的抗脱落性能。
硅烷偶联剂的作用
硅烷偶联剂的作用硅烷偶联剂是一种重要的有机硅化合物，其化学结构中含有一个硅原子与两个或多个有机基团相连。
硅烷偶联剂是一种在无机颗粒和有机基质之间起到“连接剂”作用的物质，可以通过表面活性基团与无机颗粒表面发生化学反应，从而在有机基质和无机颗粒之间形成有机硅键，增强两者之间的黏合力。
硅烷偶联剂在许多领域都有广泛的应用，下面将具体介绍硅烷偶联剂的作用。
1.改善填料的耐久性和性能：硅烷偶联剂能够与填料（如硅酸盐、氧化铝等）发生反应，形成有机硅键，加强填料与基体之间的结合力，从而提高填料的耐久性和性能。
例如，在硅橡胶中添加硅烷偶联剂可以明显改善硅橡胶的拉伸强度、耐磨性、耐热性和耐老化性。
2.促进复合材料的界面结合：硅烷偶联剂能够与无机颗粒表面的羟基发生反应，形成硅氧键，使得有机基质和无机颗粒之间产生化学结合，从而增强复合材料的界面结合力。
这对于电子封装材料、玻璃纤维增强塑料等复合材料的力学性能和耐温性能的提高具有重要作用。
3.提高涂料和粘合剂的性能：硅烷偶联剂能够增加涂料和粘合剂的附着力、耐水性和耐化学品性能。
通过在有机基材和无机基材之间形成有机硅键，硅烷偶联剂降低了界面能，使得涂层和粘合剂能够更好地附着于基材表面，并具有良好的耐候性和耐腐蚀性。
4.改善纤维增强复合材料的性能：硅烷偶联剂能够在纤维表面形成化学键，提高纤维与基质之间的界面结合力，增加纤维增强复合材料的强度、刚度和耐热性。
例如，在玻璃纤维增强塑料中加入硅烷偶联剂可以提高塑料与玻璃纤维的结合强度，改善材料的力学性能和耐温性能。
5.降低材料的表面能：硅烷偶联剂具有低表面能的特点，可以在材料表面形成一层低能界面层，从而降低材料表面的粘附性，减少粘附物的吸附和液滴的附着，提高材料的防水性能和抗粘附性能。
例如，将硅烷偶联剂应用于纺织品表面可以大大减少水和油的渗透，使纺织品具有抗污染性能。
总之，硅烷偶联剂在材料工程领域具有广泛的应用，可以通过在无机颗粒和有机基质之间形成化学键来增强材料的界面结合力，改善材料的性能和耐久性。
偶联剂相关资料
硅烷偶联剂硅烷偶联剂又名硅烷处理剂、底涂剂，是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，其通式为RSiX3，式中R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氧基、巯基、乙烯基、环氧基、酰胺基、氨丙基等;X代表能够水解的烷氧基，如卤素、烷氧基、酰氧基等。
硅烷偶联剂是在分子中具有两种以上不同反应基的有机硅单体，它可以和有机与无机材料发生化学键合 (偶联)，增加两种材料的粘接性。
通式中n为0～3的整数; X表示水解性官能基，它可与甲氧基、乙氧基、溶纤剂以及无机材料(玻璃、)等发生偶联反应; Y为有机官能团，如乙烯基、乙氧基、氨基、环氧金属、SiO2基、甲基丙烯酰氧基、巯基等，可与无机材料、各种合成树脂、橡胶发生偶联反应。
典型硅烷偶联剂性能如下表：用于玻璃纤维、无机填料表面处理。
用作密封剂、胶粘剂和涂料增稠剂。
还应用于使固定化酶附着到玻璃基材表面、油井钻探防砂、使砖石表面具有憎水性、使荧光灯涂层具有较高的表面电阻、提高液体色谱中有机相对玻璃表面的吸湿性能等。
由硅氯仿与带有活性基团的烯烃在铂催化剂催化下加成再经醇解制得。
代表性硅烷偶联剂如表所示。
根据硅烷偶联剂的反应机理，水解性官能基X遇水生成硅醇。
如果是无机材料(如玻璃)，则偶联剂和玻璃表面的硅醇发生缩合反应，在玻璃和硅烷偶联剂之间形成共价键。
利用这一特点，硅烷偶联剂可用于处理玻璃纤维(制增强塑料)、改进涂料和粘合剂性能以及用于处理无机填料的表面等，对于玻纤增强不饱和聚酯来说，以用甲基丙烯酰氧基硅烷为宜;对于环氧树脂层压板，则以用环氧化硅烷及氨基硅烷为宜。
硅烷偶联剂的新用途是作为聚乙烯交联剂，通过聚乙烯和乙烯基三甲氧基硅烷接枝共聚，或通过聚乙烯与硅烷发生缩合反应进行交联。
经过处理的聚乙烯可用作电缆及复杂的异型材料。
为了适应功能性高分子复合材料的发展，已开发出一些新型硅烷偶联剂，如γ-脲基丙基- 三甲氧基硅烷，γ-缩水甘油基丙基-甲基-二乙氧基硅烷及N-苯基-γ-氨基丙基-二甲氧基硅烷等。
硅烷偶联剂结构式
硅烷偶联剂结构式一、引言硅烷偶联剂是一类广泛应用于材料科学和化学工程领域的化合物。
它们具有独特的化学结构，能够在材料表面形成稳定的化学键，并改善材料的性能。
本文将对硅烷偶联剂的结构式进行讨论，包括其化学组成、分子结构和应用领域等方面。
二、硅烷偶联剂的化学组成硅烷偶联剂是一类具有硅-碳键的有机化合物。
它们的分子结构中含有一个或多个硅原子与有机基团相连。
常见的硅烷偶联剂包括硅烷、硅氧烷和硅氮烷等。
其中，硅烷偶联剂的化学式通常为RnSiXm，其中R为有机基团，X为官能团，n和m为整数。
硅烷偶联剂的化学组成决定了其在材料表面的反应性和与基底材料的相容性。
三、硅烷偶联剂的分子结构硅烷偶联剂的分子结构中包含硅原子和有机基团。
硅原子通常与有机基团通过硅-碳键相连，形成稳定的分子结构。
硅烷偶联剂的有机基团可以是烷基、芳香基或含有官能团的基团。
硅烷偶联剂的分子结构可以通过化学合成方法进行调控，以满足不同应用领域的需求。
3.1 硅烷偶联剂的烷基结构硅烷偶联剂的烷基结构是指有机基团为烷基的硅烷偶联剂。
烷基可以是直链烷基或支链烷基，其长度和分支程度可以根据需要进行选择。
烷基结构的硅烷偶联剂具有良好的溶解性和润湿性，能够在材料表面形成均匀的涂层。
3.2 硅烷偶联剂的芳香基结构硅烷偶联剂的芳香基结构是指有机基团为芳香基的硅烷偶联剂。
芳香基可以是单环芳香基或多环芳香基，其结构稳定性和反应性较高。
芳香基结构的硅烷偶联剂常用于改善材料的热稳定性和耐候性。
3.3 硅烷偶联剂的含官能团结构硅烷偶联剂的含官能团结构是指有机基团中含有官能团的硅烷偶联剂。
官能团可以是羟基、氨基、醇酸基等。
含官能团结构的硅烷偶联剂具有较高的反应性和与基底材料的相容性，常用于改善材料的粘接性能和界面相容性。
四、硅烷偶联剂的应用领域硅烷偶联剂由于其独特的化学结构和优异的性能，在材料科学和化学工程领域有着广泛的应用。
下面将介绍硅烷偶联剂在涂料、橡胶、塑料和纤维等领域的应用。
常用硅烷偶联剂介绍
常用硅烷偶联剂介绍1. KH550KH550硅烷偶联剂CAS号：919-30-2一、国外对应牌号A-1100 （美国联碳），Z-6011 （美国道康宁），KBM-903 （日本信越）。
本品有碱性，通用性强，适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。
二、化学名称分子式：名称：Y氨丙基二乙氧基硅烷3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺别名：【3-Triethoxysilylpropylami ne APTES 】，Y氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷|【3-Aminpropyltriethoxysilane AMEO 】分子式: NH2(CH 2)3Si(OC2H5)3分子量: 221.37分子结构:三、物理性质:外观：无色透明液体密度（p 25C ）: 0.946沸点：217 C折光率nD25: 1.420溶解性：可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂；可溶于水。
在水中水解，呈碱性。
本品应严格密封，存放于干燥、阴凉、避光的室内。
四、KH550主要用途：本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、聚碳酸酯等热塑性和热固体树脂，能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。
本品是优异的粘结促进剂，可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料，可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性，也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。
在树脂砂铸造中，本品增强树脂硅砂的粘合性，提咼型砂强度抗湿性。
在玻纤棉和矿物棉生产中，将其加入到酚醛粘结剂中，可提高防潮性及增加压缩回弹性。
在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂的酚醛粘合剂的粘结性及耐水性。
2. KH560一、国外对应牌号：A-187 （美国联碳公司）。
KBM -403 （日本信越化学工业株式会社）二、化学名称及分子式化学名称：Y缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷分子式：CH2CH(O)CH 2O(CH2)3Si(OCH 3)3结构式:分子量：236.3376三、物理性质：物理形态：液体。
粘接pa的硅烷偶联剂
粘接pa的硅烷偶联剂
硅烷偶联剂是一种常用于改性材料表面的化学品，它可以在有
机物和无机物之间建立化学键，从而改善材料的界面性能。
在粘接
PA（聚酰胺）材料时，选择合适的硅烷偶联剂可以提高粘接强度和
耐热性。
首先，选择合适的硅烷偶联剂对于粘接PA材料至关重要。
常用
的硅烷偶联剂包括氨基硅烷、甲基硅烷、乙烯基硅烷等。
不同的硅
烷偶联剂对于不同的材料有着不同的作用，因此需要根据具体的粘
接材料和要求来选择合适的硅烷偶联剂。
其次，硅烷偶联剂的使用方法也需要注意。
在粘接PA材料时，
通常需要将硅烷偶联剂溶解于适当的溶剂中，然后涂布在材料表面，经过一定的处理后使其与粘接材料发生化学反应，从而提高粘接强度。
此外，硅烷偶联剂的使用量也需要进行合理控制。
过少的硅烷
偶联剂可能无法达到预期的效果，而过多的硅烷偶联剂则可能会导
致材料表面出现不均匀或者其他问题。
最后，需要注意硅烷偶联剂的选择和使用需要结合具体的粘接材料和粘接条件来进行综合考虑，可以进行实验验证以确定最佳的硅烷偶联剂种类和使用方法。
同时，也需要遵循相关的安全操作规程，做好防护措施，以确保操作人员的安全。
硅烷偶联剂及其应用技术
O
O
O
H H
R Si
O
H
OH
O
O
Si R
H H
O
O
O
Si R
H H
O
O
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nH2O
SiC
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R Si
O
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H
O H
O
HH
O
O
HH
OH
O
Si
H
O
O
Si
R
O
Si
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OH
R
由此可看出，SCA水解生成硅醇是与纳米粒子表面发生作用的前提，而 SCA的水解程度又直接影响硅醇与纳米粒子表面的作用效果，因为只有硅醇 单体才能对纳米粒子形成稳定结构。此外，在水解过程中往往伴随着浑浊现 象的发生，这意味着体系中SCA完全缩合成硅氧烷高聚体，此时SCA失去了 分散纳米SiO2的能力。因此，研究SCA的水解机理和分散机理具有重要意义。
➢ 酚醛树脂
SCA可用来改善几乎所有含酚醛树脂的复合材料。氨基SCA可与酚醛 树脂粘结料一起用于玻璃纤维绝缘材料；与间苯二酚—甲醛胶乳浸渍液中 的间苯二酚—甲醛树脂或酚醛树脂一起用于玻璃纤维轮胎帘线上, 与呋喃树 脂和酚醛树脂一起用作金属铸造用砂芯的粘结料；氨基SCA与酚醛树脂并 用，可用于油井中砂层的固定，其中WD-50、WD-51效果理想。
SCA的水解反应为离解的化学平衡体系，其水解平衡反应式如下：
酸和碱是以上反应的催化剂，在中性介质中，SCA水解速率较慢。一般 来说，酸催化水解比较容易实现。
SCA中有机基团的种类和硅酸酯基团的种类和数目越多，其SCA的水解 稳定性越大，即生成的硅醇也就越稳定。因此，提高SCA的稳定性对分散纳 米粒子具有重要意义。
硅烷偶联剂使用说明
硅烷偶联剂使用说明一、硅烷偶联剂的注意事项1.储存条件：硅烷偶联剂应存放在干燥、阴凉的地方，远离火源和阳光直射。
避免与氧气、水、酸碱等物质接触，以免发生反应。
储存期限一般为一年，超过期限后应进行安全检测，确保其性能未受损害。
2.安全操作：在使用硅烷偶联剂时，应穿戴适当的防护用品，如呼吸器、安全眼镜、手套等，以防止对身体造成损伤。
避免接触皮肤和吸入其蒸气，如不慎接触应立即用大量水冲洗，并寻求医生的帮助。
3.涂布环境：硅烷偶联剂的涂布环境应保持干燥、净化，并控制环境温度和湿度。
在涂布过程中，避免强风、灰尘等外部物质进入，以免影响涂布效果。
二、硅烷偶联剂的使用方法1.加入体系：硅烷偶联剂可以通过直接加入体系的方式使用，也可以预先溶解后再加入。
在加入体系前，应先将硅烷偶联剂进行充分搅拌或磨粉，以确保其均匀分散。
2.用量控制：硅烷偶联剂的用量需根据具体体系进行调整。
一般情况下，建议按照硅烷偶联剂相对于固体物质的质量百分比来确定用量，一般在0.5%~5%之间。
3.涂布液制备：硅烷偶联剂常用于制备涂布液，涂布液的制备过程较为简单。
首先将适量的溶剂加入容器中，然后加入硅烷偶联剂，并进行充分搅拌至溶解。
最后根据需要，可以加入其他成分，如颜料、填料等，以达到所需的涂布效果。
三、硅烷偶联剂的影响因素1.pH值：硅烷偶联剂的适用pH范围较窄，一般在4~8之间。
当体系的pH超出这个范围时，硅烷偶联剂的活性会下降，影响其偶联效果。
因此，在使用硅烷偶联剂时，应调整体系的pH值，使其处于合适的范围内。
2.温度：硅烷偶联剂的反应速率受到温度的影响较大。
在合适的温度下，硅烷偶联剂的反应速度较快，可以更好地完成表面偶联。
但是，温度过高可能会使硅烷偶联剂分解或挥发，影响其使用效果。
3.表面处理：在使用硅烷偶联剂前，通常需要对材料表面进行处理，以提高其亲和力。
常用的表面处理方法包括研磨、清洗、活化等。
表面处理的方法和程度会直接影响硅烷偶联剂的吸附和偶联效果。
硅烷偶联剂
主讲内容
偶联剂 硅烷偶联剂定义与结构 硅烷偶联剂作用机理 有机硅烷偶联剂的选择原则 硅烷偶联剂的种类及应用 硅烷偶联剂使用方法
偶联剂
一、偶联剂定义 偶联剂（ Coupling agent），又称表面改性劑。在塑料配混中，改善合成树脂 与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂。
161.5 190.3
相对密 度 (25℃)
1.26 0.93
折射率 (25℃)
1.432 1.395
闪点 /℃
21 54
沸点/℃ (101.324×1 03Pa)
19 161
乙烯基三氯硅烷 乙烯基三乙氧基硅烷
乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷
γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷 γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基 硅烷 N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧 基硅烷 N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基三甲氧基硅烷 γ-氯丙基-三甲氧基硅烷 γ-巯丙基-三甲氧基硅烷 γ-氨丙基-三甲氧基硅烷
硅烷偶联剂
一、硅烷偶联剂定义与结构
硅烷偶联剂定义
硅烷偶联剂又名硅烷处理剂、底涂剂，是一类在分子中同时含有两种不同化学性质 基团的有机硅化合物,可以和有机与无机材料发生化学键合(偶联)，增加两种材料的 粘接性。
硅烷偶联剂结构
结构通式为YnSiX（4-n）； 1.通式中n为0～3的整数；
2. X为可水基团，遇水溶液、空气中的水分或无机物表面吸附的水分均可引起分解，
下表为聚合物基料与常用硅烷偶联剂的适用性
五、硅烷偶联剂的使用
1. 硅烷偶联剂的用量
硅烷偶联剂用量与偶联剂的品种及填料的比面积有关，假设为单分子 层吸附，可按下式进行计算：
硅烷偶联剂最小包覆面积以硅烷偶联剂的品种不同而异。一般来说，实 际用量要小于用上述公式计算的用量。当不知道无机粉体的比表面积数 据或硅烷偶联剂的最小包覆面积时，可将硅烷偶联剂用量选定为无机粉 体质量的0.10%～1.5%。
什么是硅烷偶联剂
硅烷偶联剂知识一、定义及性能特点硅烷偶联剂是一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物，其经典产物可用通式YSiX3表示。
式中，Y为非水解基团（也是有机基团，可以为环氧基、甲基丙稀酰氧基、巯基、氨基、烷基、异氰酸酯基和乙烯基），可与高分子发生化学反应或形成氢键，从而与高分子形成牢固的结合；X为可水解基团(包括Cl、Me-O-、Et-O-、i-Pr-O-、MeO-CH2CH2-O-等），可与含羟基无机材料反应。
由于这一特殊结构，硅烷偶联剂会在无机材料（如玻璃、金属或矿物）和有机材料（如有机聚合物、涂料或粘合剂）的界面起作用，结合或偶联两种截然不同材料。
有增强有机物与无机化合物之间的亲和力作用，并可强化提高复合材料的物理化学性能,如强度、韧性、电性能、耐水、耐腐蚀性。
性能特点及优势使用玻璃纤维或矿物增强有机聚合物时，聚合物和无机材料之间的界面或界面相涉及许多物理和化学因素之间复杂交叉作用。
这些因素和粘合力、物理强度、膨胀系数、浓度梯度和产品性能保持力相关。
影响粘合的重要破坏力量就是水分迁移到无机增强的亲水表面。
水分侵蚀界面，破坏了粘接。
“真正”的偶联剂在无机和有机材料的界面可以形成耐水键结。
硅烷偶联剂具有独特的化学和物理性能，不但增强了结合强度，更重要的是，防止了在复合材料老化和使用过程中在界面上的键结解体。
偶联剂赋予了两个相异、难以结合表面之间的稳定结合。
硅烷偶联剂不仅可用作基体间的弹性桥联剂，即改善两种不同化学性能材料之间的粘接性，达到提高制品的机械、电绝缘、抗老化及憎水等综合性能的目的；也可用作材料表面改性剂，赋予防水、防静电、防霉、防臭、抗血凝及生理惰性等性能；还可以用作非交联聚合物体系的交联固化剂，使其实现常温常压固化。
在复合材料中，选择合适的硅烷可以使复合材料的弯曲强度提高40%以上。
硅烷偶联剂也增强了涂层和粘合剂之间的结合强度，同时增强了对湿度和其他恶性环境条件的抵抗力。
硅烷偶联剂可提供的其他优势包括：1、更好的浸湿无机材料2、复合时具有更低的粘度3、更光滑的复合材料表面4、降低无机材料对热固复合材料催化剂的抑制作用5、更清晰透明的增强塑料二、硅烷偶联剂的作用机理硅烷偶联剂的作用和效果以被人们认识和肯定，但界面上极少量的偶联剂为什么会对复合材料的性能产生如此显著的影响，现在还没有一套完整的偶联机理来解释。
硅烷偶联剂是什么
公司地址：南京市浦口区大桥北路 1 号华侨广场 2002 室（210031） 厂 址：辽宁省盖州市东城办事处（ 115200） 7670077 电 话：025-5 025-57670077 传 真：025—58305349 手 机: 13770593826 卜德刚（偶联剂部） 邮 箱：budegang2006@
公司地址：南京市浦口区大桥北路 1 号华侨广场 2002 室（210031） 厂 址：辽宁省盖州市东城办事处（ 115200） 7670077 电 话：025-5 025-57670077 传 真：025—58305349 手 机: 13770593826 卜德刚（偶联剂部） 邮 箱：budegang2006@
硅烷偶联剂的概念 硅烷偶联剂是在同一个分子里含有两种反应性-无机和有 机反应性的硅基化学分子。通常典型结构为： （RO）3SiCH2CH2CH2-X， 这里的 RO 是指可水解基团，如甲氧基、乙氧基或乙酰氧 基，X 是有机官能基团，如氨基、甲基丙烯酰氧基、环氧基 等。 硅烷偶联剂会在无机材料（如玻璃、金属或矿物）和有机材 料（如有机聚合物、涂料或粘合剂）的界面起作用，结合或 偶联两种截然不同材料， 偶联机理的简单示意图如图 2 所示。
硅烷元素 在元素周期表中，硅和碳属于同一元素家族。在它的大 多数稳定的状态下，硅易与四个其他原子结合。但是，与碳 基相似化合物相比，碳硅基化合物理化性质有着显著差异。 硅的正电性比碳更强，不会形成稳定的双键，并且能发生非 常特殊和有用的化学反应。硅基化合物包括多种单体和高分 子材料。 单体硅化合物就是硅烷。硅烷结构和碳基类似物结构如 图 1 所示。选择四个相同取代基团以说明硅基和碳基化合物 的理化特性的差异和相似性。 图 1：碳与硅元素
在复合材料中，选择合适的硅烷可以使复合材料的弯曲强度提高 40%以上，硅烷偶联剂也增强了涂层和粘合剂之间的结合强度，同时 增强了对湿度和其他恶性环境条件的抵抗力。 硅烷偶联剂可提供的其他优势包括： � 更好的浸湿无机材料 � 结合时具有更低的粘度 � 更光滑的复合材料表面 � 降低无机材料对热固复合材料催化剂的抑制作用 � 更清晰透明的增强塑料
硅烷偶联剂及其应用技术
• SCA在聚合物化学结构改性中的应用
随着聚合物通过接枝、嵌段或大分子单体改性的深入研究,高性能或综 合性能优越的高分子不断涌现,有机硅改性聚合物或有机物改性有机聚硅氧 烷的研发,以及不同化学结构的聚合物的复合制备高分子合金或聚合物/金属 复合材料的制造,SCA作为这些材料交联、扩链、接枝的单体或增黏、增强 助剂的助剂越来越普遍,今后在这些领域的用途还将继续扩大,
SCA的水解反应为离解的化学平衡体系,其水解平衡反应式如下：
酸和碱是以上反应的催化剂,在中性介质中,SCA水解速率较慢,一般来说, 酸催化水解比较容易实现,
SCA中有机基团的种类和硅酸酯基团的种类和数目越多,其SCA的水解稳 定性越大,即生成的硅醇也就越稳定,因此,提高SCA的稳定性对分散纳米粒子 具有重要意义,
根据聚合物的不同性质, Q 应与聚合物分子有较强的亲和力或反应能力, 如甲基、 乙烯基、氨基、环氧基、巯基、丙烯酰氧丙基等,典型的 X 基团有烷氧基、芳氧基、 酰基、氯基等,但最常用的则是甲氧基和乙氧基,
SiC
HO OH OH
R
R
R
HO
OH HO Si O Si O Si OH
H2O HO
SiC
OH
• SCA金属表面处理中的应用
由于SCA在水解后能形成三烃基的硅醇,醇羟基之间可以互相反应生成 一层交联的致密网状疏水膜,由于这种膜表面有能够和树脂起反应的有机 官能团,因此对漆膜的附着力会大大提高,抗腐蚀、耐摩擦、抗冲击能力也 随之提高,同时,由于SCA膜本身具有疏水性,从而具有一定的防腐效果,且与 膜的致密程度成正比,
浑浊程度观测法
在装有SCA溶液的烧杯下面放入一印有清晰字体的纸片,随着SCA水解 时间延长,隔一段时间定期观察一次,当不能读出纸片上的字体时,此时表明 SCA水解溶液变浑浊,记录此时的水解时间,
硅烷偶联剂及其应用课件
在涂料中添加硅烷偶联剂，可以提高涂层对基材的附着力，以及涂层的耐候性、 耐磨性等。
提高胶粘剂的粘结强度
在胶粘剂中使用硅烷偶联剂，可以提高胶粘剂对无机材料和有机材料的粘结强度 ，以及耐水、耐热等性能。
硅烷偶联剂应用案
04
例及效果分析
橡胶领域应用案例及效果分析
提高橡胶与填料的相容性
改善界面性能
通过硅烷偶联剂的“分子桥”作用，无机材料和有机材料的界面性能可 以得到显著改善，如提高材料的力学性能、电气性能、耐候性能等。
03
耐水性
硅氧烷基团的水解反应使得硅烷偶联剂在湿态环境下也能发挥效能。
硅烷偶联剂在橡胶领域的应用
提升橡胶与填料的分散性
硅烷偶联剂可以改善橡胶与填料之间的相容性，提高填料的 分散性，从而提高橡胶的力学性能。
THANKS.
提高耐磨性和抗老化性
通过改善橡胶表面的性能，硅烷偶联剂可以提高橡胶的耐磨 性和抗老化性。
硅烷偶联剂在塑料领域的应用
增强塑料的力学性能
硅烷偶联剂可以提高塑料与填料或增 强材料之间的界面粘结力，从而提高 塑料的力学性能。
提高塑料的耐候性
硅烷偶联剂可以改善塑料的表面性能 ，提高其耐候性。
硅烷偶联剂在其他领域的应用（如涂料、胶粘剂等）
竞争格局
当前，国内外众多企业纷纷涉足硅烷偶联剂领域，市场竞争激烈。国内企业在不断提高技 术水平和产品质量的同时，也在积极开拓国际市场。
前景展望
随着人们对环保、高性能材料的需求不断增长，硅烷偶联剂市场前景广阔。未来，市场将 更加关注产品的环保性能、高性能化和功能性。
硅烷偶联剂的创新发展方向
高性能化
为满足高分子材料在高强度、高模量、高耐磨等方面的要求，硅烷 偶联剂需要不断提高自身的性能，如耐热性、耐候性、耐化学品性 等。
《硅烷偶联剂》课件
硅烷偶联剂能够将两种性质不同的材料 有效地结合在一起，提高材料的物理性 能和化学性能，因此在复合材料、密封 材料、胶粘剂等领域具有广泛的应用。
硅烷偶联剂在解决材料界面问题方面具 有显著的效果，能够提高材料的粘附力 、耐水性、耐候性等性能，为新型材料 的研究和应用提供了重要的技术支持。
硅烷偶联剂的发展前景
02
03
市场规模
中国硅烷偶联剂市场规模 不断扩大，已经成为全球 最大的硅烷偶联剂消费国 。
区域分布
中国硅烷偶联剂市场主要 分布在华东、华南和华北 地区，其中华东地区占据 较大市场份额。
竞争格局
中国硅烷偶联剂市场竞争 激烈，主要企业包括巴斯 夫、陶氏化学、赢创工业 等国内外企业。
硅烷偶联剂市场发展趋势
联剂等。
推广环保型硅烷偶联剂 的应用，减少传统有机 硅烷偶联剂对环境的影
响。
加强环保型硅烷偶联剂 的研发和生产，提高其 在市场中的份额和竞争
力。
05
结论
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
Eห้องสมุดไป่ตู้A
硅烷偶联剂的重要地位
硅烷偶联剂在材料科学领域中具有不可 替代的地位，广泛应用于橡胶、塑料、 涂料等高分子材料的改性及粘接过程中
硅烷偶联剂的未来发展
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
新品种的研发
01
硅烷偶联剂新品种的不断涌现 ，以满足不同领域和用途的需 求。
02
针对特定应用场景，开发具有 特殊性能和功能的硅烷偶联剂 ，如高粘度、低粘度、高反应 活性等。
03
针对新兴领域，如生物医学、 新能源等，开发具有生物相容 性、生物活性、光响应性等特 殊性能的硅烷偶联剂。
硅烷耦合剂和硅烷偶联剂
硅烷耦合剂和硅烷偶联剂硅烷耦合剂和硅烷偶联剂是一类常用于改善复合材料界面性能的化学物质。
它们能够使得纤维或填料与基体之间形成更加强大和耐久的结合，从而提高材料的力学性能、耐久性以及热稳定性。
本文将介绍硅烷耦合剂和硅烷偶联剂的基本特点、作用原理以及适用范围等方面的内容。
一、硅烷耦合剂的基本特点硅烷耦合剂是一种具有氨基、羟基、羰基等官能团的硅化合物。
它们通常以有机溶剂或水溶液的形式出现，并能够与纤维、填料表面的羟基、羰基、氨基等官能团反应，形成硅氧键，从而加强界面结合力。
硅烷耦合剂主要特点有：1. 易于制备：硅烷耦合剂可以通过简单的化学合成得到，成本低廉。
2. 适用性广：硅烷耦合剂适用于多种基材，包括玻璃纤维、碳纤维、陶瓷等。
3. 界面改性效果好：硅烷耦合剂能够有效地改善纤维或填料与基体之间的结合，提高复合材料的性能。
二、硅烷耦合剂的作用原理硅烷耦合剂的作用原理主要涉及它与纤维或填料表面官能团之间的化学反应。
官能团之间的反应会导致硅烷分子与纤维或填料表面形成共价键，从而加强界面结合。
同时，硅烷耦合剂分子中的有机基团表面活性效应，可以改变界面的方向和形态，进一步增强耦合剂在纤维或填料表面的吸附和强化作用。
此外，硅烷耦合剂分子的化学性质也会对其作用效果产生影响。
三、硅烷耦合剂的适用范围硅烷耦合剂在复合材料、涂料、印刷等领域都有广泛的应用。
在复合材料领域，硅烷耦合剂适用于玻璃纤维、碳纤维等不同类型的纤维增强材料。
其作用效果包括增加强度、提高热稳定性、改善阻燃性能等。
在涂料和印刷领域，硅烷耦合剂可以改善材料的湿润性、附着力和耐水性等性能。
四、硅烷偶联剂的基本特点硅烷偶联剂是一种带有硅基和有机官能团的化合物。
与硅烷耦合剂不同的是，硅烷偶联剂一般具有两个或以上的反应性官能团，能够同时与基体和填料或纤维表面反应。
硅烷偶联剂的主要特点包括：1. 高反应性：硅烷偶联剂分子中的官能团能够与基体、填料或纤维表面的多种官能团反应，使得其反应性较高。
硅烷偶联剂水解产物
硅烷偶联剂水解产物
硅烷偶联剂水解产物主要包括：
1. 二氧化硅（SiO2）：硅烷偶联剂水解后，硅原子与水反应生成二氧化硅。
二氧化硅具有高温稳定性、化学惰性以及较高的抗压强度，广泛应用于建材、电子、陶瓷等领域。
2. 甲醇（CH3OH）：硅烷偶联剂水解后，部分硅烷分子会与水反应生成甲醇。
甲醇是一种有机溶剂，在化工、制药、染料等领域有广泛应用。
3. 硅醇（Si(OH)4）：硅烷偶联剂水解后，部分硅烷分子会与水反应生成硅醇。
硅醇是硅烷偶联剂的前体物质，可以通过聚合反应形成硅醚、硅橡胶等高分子化合物。
4. 酮类：硅烷偶联剂可能发生酮化反应，产生酮类化合物。
酮化反应通常发生在含有羰基的化合物与硅烷偶联剂反应时。
需要注意的是，硅烷偶联剂水解产物的具体组成和性质会受到硅烷偶联剂的结构和反应条件的影响。
不同类型的硅烷偶联剂会产生不同的水解产物。
偶联剂792
硅烷偶联剂KH－792化学名称：N-β-(氨乙基)-γ氨丙基三甲氧基硅烷对应牌号：A-1122(GE)；Z-6020(道康宁)；KBM-603(日本信越)分子式：NH2(CH2)2NH(CH2)3SI(OCH3)3分子量：222闪点：138℃沸点：259℃CAS 号：1760-24-3外观：无色至淡黄色透明液体折光率：ND25 1.4425-1.4460密度：1.010-1.030含量：≥97%溶解性：可溶于有机溶剂,不溶于四氯化碳和丙酮,溶于水,在水中稳定,水解后产生甲醇,适宜PH值9.0-10.0。
硅烷偶联剂792应用领域1、RTV树脂和混合的硅烷交联密封剂：KH-792是含有双官能团的硅烷偶联剂,加入单双组分的硅烷交联密封剂提高了多种基材的粘接力,包括玻璃、钢、铝和混凝土。
当用做硅烷基化聚氨酯聚合体时,运用SPURSM技术,该硅烷能显著提高对一系列塑胶的粘接力。
2、多硫化物密封剂：加入单双组分多硫密封剂时,KH-792硅烷偶联剂为多种基材提供了教好的粘接力,包括玻璃、铝和钢材。
KH-792硅烷偶联剂的一般用量为密封剂的0.5-1.0%重量份。
该产品分散性很好且可得到内聚脱裂而不是界面脱裂。
另外,使用KH792硅烷可免掉能促进涂层跟涂层表面粘接力的底漆。
3、保温材料：在玻璃棉和矿物棉生产中,将其加入到酚醛粘结剂中,可提高防潮性及增加压缩回弹性,并提高制品强度。
4、铸造行业：本产品适合于酚醛树脂的覆膜砂工艺,可减少树脂在硅砂中的用量,并可降低树脂在高温下的发气量,极大的提高了砂芯的强度,从而使铸件制品更具表面平整与光滑性,降低铸造成本。
5、磨具磨料：在磨具行业中可提高金刚砂与树脂的相容性能, 显著提高制品的强度及韧性。
适用的树脂: 酚醛、PA、PU、PC、三聚氰胺、丙烯酸、丁腈橡胶、氯丁橡胶、RTV树脂等。
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硅烷偶联剂使用说明
一选用硅烷偶联剂的一般原则
已知硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X而与有机聚合物的反应活性则取于碳
官能团C-Y因此对于不同基材或处理对象选择适用的硅烷偶联剂至关重要选择的方法主要通过试验预选并应在既有经验或规律的基础上进行例如在一般情况下不饱和聚酯多选用含CH2=CMeCOO Vi及CH2-CHOCH2O的硅烷偶联剂环氧树脂多选用含CH2CHCH2O及H2N硅烷偶联剂酚醛树脂多选用含H2N及H2NCONH硅烷偶联剂
聚烯烃多选用乙烯基硅烷使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等由于异种材料间的黏接强度受到一系列因素的影响诸如润湿表面能界面层及极性吸附酸碱的作用互穿网络及共价键反应等因而光靠试验预选有时还不够精确还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等为了提高水解稳定性及降低改性成本硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用对于难黏材料还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用
硅烷偶联剂用作增黏剂时主要是通过与聚合物生成化学键氢键润湿及表面能效应改善聚合物结晶性酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的增黏主要围绕3种体系即1无机材料对有机材料2无机材料对无机材料3有机材料对有机材料
对于第一种黏接通常要求将无机材料黏接到聚合物上故需优先考虑硅烷偶联剂中Y与聚合物所含官能团的反应活性后两种属于同类型材料间的黏接故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂
二使用方法
如同前述硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料后者经硅烷偶联剂处理即可将其亲水性表面转变成亲有机表面既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合但是硅烷偶联剂的使用效果还与硅烷偶联剂的种类及用量基材的特征树脂或聚合物的性质以及应用的场合方法及条件等有关本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法即表面处理法及整体掺混法前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面后法是将硅烷偶联剂原液或溶液直接加入由聚合物及填料配成的混合物中因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系
1硅烷偶联剂用量计算
被处理物基体单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素为获得单分子层覆盖需先测定基体的Si OH含量已知多数硅质基体的Si OH含是来4-12个/㎡因而均匀分布时1mol 硅烷偶联剂可覆盖约7500m2的基体具有多个可水解基团的硅烷偶联剂由于自身缩合反应多少要影响计算的准确性若使用Y3SiX处理基体则可得到与计算值一致的单分子层覆盖但因Y3SiX价昂且覆盖耐水解性差故无实用价值此外基体表面的Si-OH 数也随加热条件而变化例如常态下Si OH数为5.3个/㎡硅质基体经在400或800下加热处理后则Si OH值可相应降为2.6个/㎡或1个/㎡反之使用湿热盐酸处理基体则可得到高Si OH含量使用碱性洗涤剂处理基体表面则可形成硅醇阴离子
硅烷偶联剂的可润湿面积WS 是指1g 硅烷偶联剂的溶液所能覆盖基体的面积㎡/g 若将其与含硅基体的表面积值㎡/g 关连即可计算出单分子层覆盖所需的硅烷偶
联剂用量以处理填料为例填料表面形成单分子层覆盖所需的硅烷偶联剂W g 与填料的表面积S ㎡/g 及其质量成正比而与硅烷的可润湿面积WS ㎡/g 可由表4-29查得
成反比据此得到硅烷偶联剂用量的计算公式如下
硅烷用量(g)=
)/()/()(22g m 衢烷烷的可润湿面g m 揢椏斾昞柺积g 揢椏质料× 某些常见填料的表面S 值示于表1
表1 常见填料的比表面积S 填料 E-玻璃纤维 石英粉 高岭土 黏土 滑石粉 硅藻土 硅酸钙 气相法白炭黑 S/㎡g -1 0.1-0.2 1-2 7 7 7 1.0-3.5 2.6 150-250
此外使用硅烷偶联剂处理填料时还需测定填料含水量是否能满足硅烷偶联剂水解反应的需要表4-32列出某些硅烷偶联剂水解反应所需的最低水量
表2 硅烷水解反应所需的最低水量 硅烷偶联剂 水解1g 硅烷需水量/g 硅烷偶联剂 水解1g 硅烷需水量/g
CIC 3H 6Si(OMe)3 0.27 ViSi(OEt)3 0.28 CH 2-CHOCH 2OC 3H 6Si(OMe)3 0.23 ViSi(OC 2H 4OMe)3 0.19 HSC 3H 6Si(OMe)3 0.28 CH 2=CMeCOOC 3H 6Si(OMe)3 0.22 H 2NC 3H 6Si(OEt)3 0.25 倘若不掌握填料的比表面积则可先用1%质量分数浓度的硅烷偶联剂溶液处理填料同时改变浓度进行对比以确定适用的浓度 2 表面处理法
此法系通过硅烷偶联剂将无机物与聚合物两界面连结在一起以获得最佳的润湿值与分散性表面处理法需将硅烷偶联剂酸成稀溶液以利与被处理表面进行充分接触所用溶剂多为水醇或水醇混合物并以不含氟离子的水及价廉无毒的乙醇异丙醇为宜除氨烃基硅烷外由其他硅烷配制的溶液均需加入醋酸作水解催化剂并将pH 值调至3.5-5.5长链烷基及苯基硅烷由于稳定性较差不宜配成水溶液使用氯硅烷及乙酰氧基硅烷水解过程中将伴随严重的缩合反应也不适于制成水溶液或水醇溶液使用对于水溶性较差的硅烷偶联剂可先加入0.1%-0.2%质量分数的非离子型表面活性剂而后再加水加工成水乳液使用为了提高产品的水解稳定性的经济效益硅烷偶联剂中还可掺入一定比例的非碳官能硅烷处理难黏材料时可使用混合硅烷偶联剂或配合使用碳官能硅氧烷
配好处理液后可通过浸渍喷雾或刷涂等方法处理一般说块状材料粒状物料及玻璃纤维等多用浸渍法处理粉末物料多采用喷雾法处理基体表面需要整体涂层的则采用刷涂法处理下面介绍几种具体的处理方法
一 使用硅烷偶联剂醇水溶液处理法
此法工艺简便首先由95%的EtOH 及5%的H 2O 配成醇水溶液加入AcOH 使pH
为4.5-5.5搅拌下加入硅尝偶联剂使浓度达2%水解5min后即生成含Si OH的水解物当用其处理玻璃板时可在稍许搅动下浸入1-2min取出并浸入EtOH中漂洗2次晾干后移入110的烘箱中烘干5-10min或在室温及相对湿度60%条件下干燥24h即可得产物如果使用氨烃基硅烷偶联剂则不必加HOAc但醇水溶液处理法不适用于氯硅烷型偶联剂后者将在醇水溶液中发生聚合反应当使用2%浓度的三官能度硅烷偶联剂溶液处理时得到的多为3-8分子厚的涂层
二使用硅烷偶联剂水溶液处理
工业上处理玻璃纤维大多采用此法具体工艺是先将烷氧基硅烷偶联剂溶于水中将其配成0.5%-2.0%的溶液对于溶解性较差的硅烷可事先在水中加入0.1%非离子型表面活性剂配制成水乳液再加入AcOH将pH调至5.5然后采用喷雾或浸渍法处理玻璃纤维取出后在110-120下固化20-30min即得产品由于硅烷偶联剂水溶液的稳定性相差很大如简单的烷基烷氧基硅烷水溶液仅能稳定数小时而氨烃硅烷水溶液可稳定几周由于长链烷基及芳基硅烷水溶液仅能稳定数小时而氨烃硅水溶液可稳定几周由于长链烷基及世基硅烷的溶解度参数低故不能使用此法配制硅烷水溶液时无需使用去离子水但不能使用含所氟离子的水
三使用硅烷偶联剂有机溶剂配成的溶液处理
使有硅烷偶联剂溶液处理基体时一般多选用喷雾法处理前需掌握硅烷用量及填料的含水量将偶联剂先配制成25%的醇溶液而后将填料置入高速混合器内在搅拌下泵
入呈细雾状的硅烷偶联剂溶液硅烷偶联剂的用量约为填料质量的0.2% 1.5%处理20min 即可结束随后用动态干燥法干燥之
除醇外还可使用酮酯及烃类作溶剂并配制成1%-5%质量分数的浓度为使硅烷偶联剂进行水解或部分水解溶剂中还需加入少量水甚至还可加入少许HOAc作水解催化剂而后将待处理物料在搅拌下加入溶液中处再经过滤及在80-120下干燥
固化数分钟即可得产品
采用喷雾法处理粉末填料还可使用硅烷偶联剂原液或其水解物溶液当处理金属玻璃及陶瓷时宜使0.5%-2.0%质量分数浓度的硅烷偶联剂醇溶液并采用浸渍喷雾及刷涂等方法处理根据基材的处形及性能既可随即干燥固化也可在80-180下保持1-5min 达到干燥固化
四使用硅烷偶联剂水解物处理
即先将硅烷通过控制水解制成水解物而用作表面处理剂此法可获得比纯硅烷溶液更佳的处理效果它无需进一步水解即可干燥固化
3整体掺混法
整体掺混法是在填料加入前将硅烷偶联剂原液混入树脂或聚合物内因而要求树脂或聚合物不得过早与硅烷偶联剂反应以免降低其增黏效果此外物料固化前硅烷偶联剂必须从聚合物迁移到填料表面随后完成水解缩合反应为此可加入金属羧酸酯作催化剂以加速水解缩合反应此法对于宜使用硅烷偶剂表面处理的填料或在成型前树脂及填料需经混匀搅拌处理的体系尤为方便有效还可克服填料表面处理法的某些缺点有人使用各种树脂对比了掺混法及表面处理法的优缺点认为在大多数情况下掺混法效果亚于表面处理法掺混法的作用过程是硅烷偶剂从树脂迁移到纤维或填料表面并过而与填料表面作用因此硅烷偶联掺入树脂后须放置一段时间以完成迁移过程而后再进行固化方能获得较佳的效果还从理论上推测硅烷偶联剂分子迁移到填料表面的理仅相当于填
料表面生成单分子层的量故硅烷偶联剂用量仅需树脂质量的0.5%-1.0%还需指出在复合材料配方中当使用与填料表面相容性好且摩尔质量较低的添加剂则要特别注意投料顺序即先加入硅烷偶联剂而后加入添加剂才能获得较佳的结果。