硅烷偶联剂合成

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硅烷偶联剂及其应用课件

提升涂层的附着力和耐候性
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。

一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑_天然橡胶复合材料中的应用_潘其维

第2期2014年2月高分子学报ACTA POLYMEＲICA SINICANo．2Feb．，2014202*2013-05-31收稿，2013-07-25修稿；国家自然科学基金青年基金（基金号21004022）和广州市重点实验室建设项目（项目号2012-224-7）资助．＊＊通讯联系人，E-mail ：panqw@scut．edu．cn doi ：10.3724/SP．J．1105.2014.13189一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑/天然橡胶复合材料中的应用*潘其维＊＊王兵兵周瑛赵建青（华南理工大学材料科学与工程学院聚合物成型加工工程教育部重点实验室，广州510640）摘要采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（A187）与对氨基二苯胺（PPDA ）反应，制备得到一种具有防老化功能的硅烷偶联剂，并通过1H-NMＲ、IＲ和MS 对其结构进行表征．之后，将不同用量的硅烷偶联剂用于原位改性白炭黑制备防老功能化白炭黑/天然橡胶（NＲ）复合材料，并与相应的炭黑/NＲ、未改性白炭黑/NＲ及双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物（Si69）改性白炭黑/NＲ在加工性能、增强性能和防老化性能方面进行对比．硫化特性数据表明，防老偶联剂的添加使复合材料的黏度降低，最大转矩增加，正硫化时间缩短．动态黏弹性能显示，改性后白炭黑的分散性得到明显提高．复合材料的力学性能先随防老偶联剂用量的增加而提高，之后到达平台．当防老偶联剂的用量大于或等于白炭黑质量的10.8%时，复合材料的拉伸强度与炭黑/NＲ、Si69改性白炭黑/NＲ相当，远大于未改性白炭黑/NＲ的强度；而其撕裂强度都大于3种对比复合材料．经过100ħ下不同天数的热氧老化后，添加防老偶联剂的复合材料表现出良好的性能保持率，优于添加防老剂4020的3种对比材料，表明防老偶联剂具有更好的防护效果．关键词防老化，硅烷偶联剂，白炭黑表面改性，白炭黑/NＲ复合材料随着全球石油储量的日益减少，寻找其它含量丰富的填料来代替炭黑在橡胶补强方面的作用显得尤为重要．因此白炭黑、蒙脱土及高岭土等成为近来研究的热点［1 4］．沉淀法白炭黑是由硅酸盐酸解而制得，是一种极具发展前景的橡胶增强填料［5］．当它应用于轮胎胎面胶时，可以提高抗湿滑能力，降低滚动阻力［6］．但是，沉淀法白炭黑表面含有大量羟基，这导致它具有较高的酸性、吸湿性以及亲水性［7 9］．因此未经处理的白炭黑添加于橡胶中时，就会出现硫化时间延长，交联程度降低等问题［10］．为了克服白炭黑的各种缺点，目前采用比较多的就是用硅烷偶联剂对白炭黑表面进行改性，从而达到降低白炭黑表面极性，增加与橡胶相容性的目的．而橡胶工业中使用的硅烷偶联剂几乎全是含硫硅烷偶联剂，特别是多硫硅烷偶联剂．因为在应用时，含硫硅烷偶联剂中的烷氧基与白炭黑表面的硅羟基结合，而硫则与橡胶结合，形成牢固的网络结构．该类产品主要品种包括：双-［γ-（三乙氧基硅）丙基］四硫化物（Si-69）［11］、双-［γ-（三乙氧基硅）丙基］二硫化物（Si-75）［12］．传统含硫硅烷偶联剂Si69在使用中需要混炼温度高，易引起胶料焦烧，并存在胶料气孔率较高的弊端．为此，美国康普顿公司开发了新一代硅烷偶联剂NXT ［13］，德固赛公司开发了硅烷偶联剂VP-Si-363［14］．它们能在一定程度上克服Si69的缺点．上述橡胶用硅烷偶联剂的结构都以改善橡胶/填料相互作用为单纯目的，假如能够在偶联剂的一端接枝其他的官能团，就能在提高白炭黑补强性能的同时赋予其相应的功能．可是关于这方面工作的报道很少．贾红兵等［15］报道，含氨基硅烷偶联剂KH-550、KH-792能提高白炭黑/SBＲ复合材料的力学性能和抗热氧老化性能．可是由于配方本身就添加了防老剂4010NA ，所以这2种硅烷偶联剂本身是否对复合材料具有热氧防护效果还有待研究．天然橡胶（NＲ）是应用最广泛的通用橡胶，但其分子结构中过多的双键导致制品很容易老化．防老剂的应用大大延长了橡胶的使用寿命，但一般防老剂容易挥发和迁移，这不仅使得制品性能变差，同时也污染环境，危害人类健康［16］．目前，针对防老剂挥发和迁移的问题，一般是采用大分子防老剂、链段接枝或者反应性防老剂来解决，已2期潘其维等：一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑/天然橡胶复合材料中的应用有很多论文对它们展开了详细的论述［17 21］．本课题组已经就如何提高白炭黑在天然橡胶中的分散性以及解决防老剂的挥发和迁移问题，设计并合成了表面接枝防老剂的白炭黑．它对丁苯橡胶和天然橡胶都有较好的增强和防老化作用［22，23］．可是此种利用化学改性方法合成的改性白炭黑，合成相对复杂，不利于大量生产．本文对其合成方法进行了改进，合成得到一种硅烷偶联剂———防老偶联剂，然后通过橡胶加工过程中原位添加的方法，将它接枝到白炭黑表面，制备出防老功能化白炭黑/NＲ复合材料．对该白炭黑/NＲ复合材料的动态黏弹性能、力学性能以及老化性能进行了研究，并与相应的炭黑/NＲ、未改性白炭黑/NＲ及双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物（Si69）改性白炭黑/NＲ进行了对比．结果表明，该硅烷偶联剂具有双重功效，使白炭黑的补强性能和复合材料的防老化性能均大幅提高．并且由于使用该硅烷偶联剂的复合材料不须添加防老剂，起到简化配方的作用．1实验部分1.1主要原材料天然橡胶（NＲ），泰国3L标准胶；氧化锌、硬脂酸、硫磺、促进剂CZ、促进剂D、防老剂4020以及硅烷偶联剂Si69由广州金昌盛科技有限公司提供；白炭黑，VN3，德固赛中国青岛；炭黑N330，亿博瑞特种炭黑化工有限公司；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（A-187），98%，Acros；对氨基二苯胺（PPDA），95%，阿拉丁试剂上海公司．1.2试样制备1.2.1防老偶联剂的合成通过本课题组之前所进行的工作，采用A187和PPDA等量的反应体系，即控制A187与PPDA的反应摩尔比为1ʒ1，即可得到相应的目标产物．准确称取一定量的反应物加入到三口烧瓶中，通入氮气，在130ħ恒温油浴中磁力搅拌3h（反应全程氮气保护），即得到产物．1H-NMＲ（CDCl3，400MHz，δ）：0.70（t，2H，SiCH2），1.73（m，2H，SiCH2CH2），3.11（m，1H，NHCH2），3.24（m，1H，NHCH2），3.38 3.47（m，5H，OCH2CH2，OCH2CH，OCH2CH），3.56（m，9H，OCH3），4.01（s，1H，NHCH2），5.44（s，1H，ArNHAr），6.60 6.68（m，2H，Ar—H），6.76 6.87（m，3H，Ar—H），6.94 7.04（m，2H，Ar—H），7.15 7.19（m，2H，Ar—H）．MS：M+1，421.2147，422.2173，423.2164．IＲ（νmax，cm－1）（KBr pellet）：3461，3430，3374，3047，3026，2941，2841，1605，1518，1310，1192，1084，819．1.2.2复合材料的制备实验采用的配方如表1所示．首先将天然橡胶在双辊开炼机上薄通9次，薄通后调整挡板距离和辊距，使胶料包辊，加入原位添加防老偶联剂的填料，然后依次加入氧化锌、硬脂酸、防老剂、促进剂及硫磺，混合均匀后打包打卷各3次，最后薄通6次后将辊距调至1mm出片．混合物停放过夜后在平板硫化机上硫化压片，硫化温度150ħ，硫化时间为正硫化时间t C90+2．Table1Formulations of the compositesNo．01234567NＲ100100100100100100100100VN3050505050505050N330500000000SA22222222ZnO44444444S2*******CZ 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5D0.60.60.60.60.60.60.60.6Si69004000004020 1.5 1.5 1.500000 Antioxidantcoupling agent000 1.8 3.6 5.47.29 1.3分析测试1.3.1防老偶联剂的结构表征1H-NMＲ采用瑞士布鲁克公司的AVANCE III400超导核磁共振谱仪，主频400MHz，溶剂为CDCl3．质谱（MS）由德国布鲁克公司高分辨LC-Q-TOF仪器测试．红外（IＲ）数据由德国布鲁克公司的Vector33傅里叶红外光谱仪测试，试样采用溴化钾压片法制备．1.3.2硫化特性测试采用广东东莞高铁检测仪器有限公司的GT-M2000型无转子硫化仪测定混炼胶的硫化特性，测试条件为150ħˑ30min．1.3.3ＲPA测试采用美国ALPHA TECHNOLOGLES公司的ＲPA2000橡胶加工分析仪对所需测试的混炼胶和硫化胶进行应变扫描测试，混炼胶，温度60ħ、频率1Hz、应变振幅0.7% 400%．1.3.4力学性能测试按GB/T528-1998测试硫化胶试片的定伸应力、拉伸强度、扯断伸长率，拉伸速度500mm·302高分子学报2014年min－1，按GB/T529-1999测定撕裂强度，按GB/ T531-1999测定邵尔A型硬度．1.3.5热氧老化性能测试按照GB/T3512-2001测定硫化胶耐热氧老化性能，试验在高铁检测仪器有限公司的GT-7017-NL型电热老化试验箱进行测试，老化温度为100ħ，老化时间分别为24、48、72、96h，到达规定时间后取出试样停放过夜后测定其相关性能．2结果与讨论2.1防老偶联剂的合成对氨基二苯胺类衍生物是性能优异的防老剂，因此本文首先设计合成具有此官能团的防老偶联剂，以便在后续加工过程中利用其对白炭黑表面进行原位改性．防老偶联剂的合成路线如图1所示，通过氨基与环氧基团的开环反应实现．Fig．1Synthesis of antioxidant couplingagentFig．21H-NMＲspectra of A187，PPDA and antioxidant coupling agent图2所示为原料γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（A-187）、对氨基二苯胺（PPDA）及产物防老偶联剂的核磁谱图，其中在化学位移为2.6、2.8及3.14处分别对应A187环氧基团中亚甲基及次甲基氢信号峰；化学位移为3.6及5.4处分别对应PPDA中的伯胺及仲胺的信号峰，7.0附近为苯环上氢原子的信号峰．从产物谱图可以看出，环氧基团上的氢信号峰完全消失，取而代之的是在化学位移为3.07及3.2处出现的新信号峰，它们对应产物中—NH—CH2—的亚甲基的氢信号峰．其余核磁信号峰的位置和积分都与防老偶联剂结构中的氢原子一一对应．防老偶联剂的结构还得到高分辨质谱的确认．图3所示即为产物的质谱图．防老偶联剂的分子量是M=420.58，图中3个信号峰就是其分子离子峰．图4为防老偶联剂的红外谱图．3461、3430和3374cm－1的吸收对应的是胺基与羟基的伸缩4022期潘其维等：一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑/天然橡胶复合材料中的应用Fig．3MS spectrum of the antioxidant coupling agent振动，3047和3026cm －1是苯环上C —H 的伸缩振动，2941和2841cm －1是烷烃链上的C —H 伸缩振动，1605和1518cm －1是苯环的骨架振动．谱图中没有观察到910cm －1处环氧基团的特征吸收，表明A-187已完全反应．Fig．4IＲspectrum of the antioxidant coupling agent核磁、质谱和红外的表征结果表明，通过控制反应温度和原料的投料比，可以实现氨基与环氧基团的等量反应，得到目标防老偶联剂．2.2硫化特性分析合成得到防老偶联剂之后，按照表1所示配方制备复合材料．配方0、1和2分别为炭黑/NＲ、未改性白炭黑/NＲ及双-（γ-三乙氧基硅基丙基）四硫化物（Si69）改性白炭黑/NＲ，作为性能参比．配方3 7为通过原位改性得到的防老功能化白炭黑/NＲ，其防老偶联剂的用量逐渐增大．采用无转子硫化仪测试NＲ复合材料的硫化特性，硫化温度为150ħ，各配方的硫化特性数据如表2所示．从中可以看出，未改性白炭黑/NＲ复合材料具有最高的最低转矩（ML ），而炭黑/NＲ复合材料拥有最低的ML．这是因为未改性白炭黑复合材料中填料形成聚集体，使体系的黏度增大．对于原位添加防老偶联剂的复合材料，随着防老偶联剂含量的增加，ML 逐渐减小，这是因为添加的防老偶联剂能与填料反应而减轻其聚集的趋势．当防老偶联剂的用量为14.4%（6号，与白炭黑的质量比，下同）时，ML 最小，较未改性白炭黑降低了40%，而防老偶联剂的用量继续增加时ML 反而有所回升．当防老偶联剂用量大于等于10.8%（5号），其改性白炭黑胶料最低转矩值小于Si69改性白炭黑胶料．综上，原位添加防老偶联剂对白炭黑进行改性能改善复合材料的加工黏度．对比各配方的焦烧时间可以看出，炭黑/NＲ的焦烧时间最短，其次为7号复合材料，而Si69/NＲ的焦烧时间最长．随着防老偶联剂含量增加，复合材料的焦烧时间缩短．对比正硫化时间t C90，炭黑/NＲ因其不吸附硫化剂且其碱性特质促进硫化而具有最短的正硫化时间，未改性白炭黑/NＲ的正硫化时间最长．而随着防老偶联剂含量的增加，表面防老功能化白炭黑/NＲ的正硫化时间不断减小，这与焦烧时间存在相同的变化趋势．值得注意的是，使用防老偶联剂的复合材料的正硫化时间均短于使用Si69的复合材料，这使得材料加工过程的能耗降低．究其原因，一方面是因为经过防老偶联剂的改性，填料表面极性降低，从而减少了对硫化剂的吸附，并且酸性减弱，因此缩短硫化时间［24］；另一方面是因为防老偶联剂为含胺基的弱碱性物质，对硫化有促进作用．Table 2Cure characteristics of different filler /NＲcompounds No．01234567MH （dNm ）36.3829.6231.2436.3439.6138.7839.5940.27ML （dNm ） 5.5911.358.9912.619.257.99 6.758.01t S 1（s ）6417420217815413011080t C 10（s ）7217522318017014511288t C 90（s ）1667105664453342732191762.3动态黏弹性能分析通常，把填充橡胶的储能模量随应变增加而降低的现象称之为Payne 效应．填料在橡胶中的分散越差，填料间的相互作用越强，则Payne 效应越明显［25］．60ħ下NＲ复合材料混炼胶的储能模量G '对应变振幅的依赖性见图5．从图中可以看到，在总体趋势上，G '随着应变振幅增大而减小，最后趋向于一致．未改性白炭黑/NＲ呈现最明显的Payne 效应，在小应变下弹性模量远远高于其他配方，与其具有较高的转矩相一致．这是由于具502高分子学报2014年有亲水性表面的白炭黑在橡胶中分散差，发生聚集造成的．而随着应变继续增大，填料网络被破坏，包埋在填料聚集体内的橡胶得到释放，因此提高了胶料的有效体积，对储能模量贡献最大的填料有效体积分数降至最低，因此所有配方的G '趋于一致．对于添加防老偶联剂的复合材料，由于白Fig．5Strain dependence of G 'for different filler /NＲcompounds炭黑表面极性降低，填料聚集数目减少，尺寸减小，填料在橡胶基体中的分散性得到提高，因此在小应变作用下，其弹性模量也明显低于未改性白炭黑/NＲ，Payne 效应减弱．图中可看到4 7号复合材料在小应变下弹性模量与Si69改性白炭黑/NＲ接近，表明白炭黑在这几种复合材料中的分散性都接近．炭黑在橡胶中的分散性优于白炭黑．2.4力学性能分析硫化交联后，各复合材料的力学性能如表3所示．防老偶联剂的使用能有效的提高复合材料的拉伸强度，并且随其用量的增加，拉伸强度增加．当防老偶联剂用量增加到10.8%（5号），拉伸强度值到达一个平台，并且与炭黑/NＲ和Si69改性白炭黑/NＲ的力学性能相当．这是因为防老偶联剂与白炭黑表面羟基发生了反应，改变了填料的聚集状态，提高了填料在橡胶基体中的分散性，使整体力学性能提升．当用量增加到10.8%左右，防老偶联剂与白炭黑反应完全，即使再增加防老偶联剂的用量，复合材料的性能也不会提高．Table 3Mechanical properties of different filler /NＲvulcanizatesNo．01234567Tensile strength （MPa ）29.817.129.719.628.130.529.329.9TS at 100%（MPa ） 4.1 1.532 2.1 2.2 2.7 2.7TS at 300%（MPa ）15.7 3.68.7 5.2 5.7 6.27.37.5Elongation at break （%）497903726762866831773762Permanent set （%）3268604850565660Shore A hardness 6454695862646669Tear strength （N mm －1）72.82882.531.584.28588.8120复合材料的撕裂强度随着防老偶联剂用量的增加而增大．当其用量大于等于7.2%（4号），复合材料的撕裂强度均大于Si69改性白炭黑/NＲ．300%定伸应力常常作为判定橡胶与填料相互作用大小的依据［26］．Si69改性白炭黑/NＲ由于在硫化过程中白炭黑可以键接到橡胶分子链上，因此具有较高的300%定伸应力，仅次于炭黑/NＲ．添加防老偶联剂的复合材料，其300%定伸应力随着含量增加而提高，表明其对白炭黑表面具有一定的改性作用，使橡胶与填料间的相互作用增大．断裂伸长率也是硫化胶性能好坏的一个重要指标，从表中可以看出，炭黑/NＲ与Si69改性白炭黑/NＲ的断裂伸长率较小，而未改性白炭黑/NＲ拥有最高的断裂伸长率．原位添加防老偶联剂的改性白炭黑/NＲ的断裂伸长率均大于炭黑/NＲ与Si69改性白炭黑/NＲ，而小于未改性白炭黑/NＲ，这表明防老偶联剂的添加能改善硫化胶的性能．邵尔A 硬度与复合材料的交联程度有关［27］．对于未改性白炭黑/NＲ，由于白炭黑对硫化促进剂有吸附作用，它的交联程度相对较低，所以硬度在所有配方中最低．炭黑/NＲ与Si69改性白炭黑/NＲ具有较高的硬度．原位添加防老偶联剂改性白炭黑/NＲ，随着防老偶联剂含量的增加，硬度不断提高，这可能是因为防老偶联剂对白炭黑的改性作用使填料的分散性提高，团聚结构破坏，提高了填料-橡胶相互作用，而较低的表面极性及表面酸性也提高了复合材料的交联程度，从而硬度不断提高．2.5耐热氧老化性能分析为了考察防老偶联剂对复合材料的抗氧化性6022期潘其维等：一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑/天然橡胶复合材料中的应用能的影响，进行了热氧老化实验．图6 图8分别为各复合材料的拉伸强度保持率、断裂伸长率保持率及硬度保持率随着热氧老化时间变化关系曲线．Fig．6Tensile strength retention versus thermo-oxidativeageing time at 100ħ从图6可以看出，炭黑/NＲ的拉伸强度随着老化时间的延长的呈不断减小的趋势，这可能是因为它的硫化程度较高，在老化过程中分子链断裂作用大于后续硫化，导致力学性能下降．而对于其它复合材料，在老化2天内，力学性能会有所上升或保持不变，可能是因为老化后发生后续硫化，因此性能提升．从图上也可以很清晰的看到，添加3.6%（3号）及以上防老偶联剂的复合材料，其拉伸强度保持率一直高于以4020作为防老剂的Si69改性白炭黑/NＲ．即使老化4天后拉伸强度只是略微下降，这表明原位添加防老偶联剂的改性白炭黑的防热氧老化效果非常显著．对于断裂伸长率（图7），所有复合材料的断裂伸长率均随着老化时间的延长而呈现下降趋势．未改性白炭黑/NＲ，因为其硫化程度低，在老化过程中会发生后续交联作用最明显，因此其老化后的断裂伸长率保持率较高．原位添加防老偶联剂改性白炭黑/NＲ在老化1天之后，断裂伸长率的保持率均大于3个参比样，但是延长老化时间，则略低于以4020作为防老剂的Si69改性白炭黑/NＲ．图8所示为复合材料的硬度保持率在热氧老化过程中的变化．老化时间在2天内，所有样品的硬度均增大．这可能是因为在老化初始阶段，样品发生了后交联作用，交联密度得到提升，因此硬度增大．老化2天后，以4020作为防老剂的参比样Fig．7Elongation at break retention versus thermo-oxidativeageing time at 100ħFig．8Hardness retention versus thermo-oxidative ageing timeat 100ħ1、2和3.6%防老偶联剂原位改性的白炭黑/NＲ（3号）的硬度均有所下降，这是因为随着老化时间的延长，NＲ在热氧作用下发生降解老化，因此硬度下降．而对于防老偶联剂用量在7.2%及以上的复合材料，其硬度在老化2天后仍然能保持不变或继续增大，这表明添加了防老偶联剂的复合材料即使长时间老化后仍不出现大幅度的降解，具有非常突出的防热氧老化性能．3结论通过控制原料的投料比和反应温度，能够通过氨基与环氧基团的开环反应合成得到目标防老偶联剂．防老偶联剂原位改性的白炭黑/NＲ复合材料的最低转矩、焦烧时间和正硫化时间均随防老偶联剂用量的增加而减少，并且其正硫化时间均短于Si69改性白炭黑/NＲ．当防老偶联剂用量大于等于10.8%（与白炭黑的质量比，下同），它的最低转矩小于Si69改性白炭黑/NＲ．防老偶联702高分子学报2014年剂的应用使白炭黑在NＲ中的分散性提高．当其用量大于等于10.8%，改性白炭黑/NＲ的拉伸强度较未改性白炭黑/NＲ提高了78%，与炭黑/ NＲ、Si69改性白炭黑/NＲ持平甚至有所超越．原位添加防老偶联剂同时能大大提高NＲ复合材料的撕裂强度，随着添加量的增多，撕裂强度也相应增大．在热氧老化结束后，各复合材料性能都有不同程度的下降，其中炭黑/NＲ的性能的下降最为明显．防老偶联剂原位改性的白炭黑/NＲ比Si69改性白炭黑/NＲ能保持更好的性能，4天热氧老化结束后性能只是略微下降，表明原位添加防老偶联剂的防热氧老化效果优于防老剂4020．ＲEFEＲENCES1Idrus S S，Ismail H，Palaniandy S．Polym Test，2011，30（2）：251 2592Ｒamorino G，Bignotti F，Pandini S，ＲiccòT．Compos Sci Technol，2009，69（7-8）：1206 12113Guo B C，Chen F，Lei Y D，Liu X L，Wan J J，Jia D M．Appl Sur Sci，2009，255：7329 73364Wagner M P．Ｒubber Chem Technol，1976，49：703 7045Zhang M L，Ding L G，Jing X Y，Hou X Q．Chem Eng，2003，6：11 146Schuring D J，Futamura S．Ｒubber Chem Techn，1990，63：315 3677Wolff S，Gǒrl U，Wang M J，Wolff W．EurＲubber J，1994，176（1）：16 198Hair M L，Hertl W．J Phys Chem，1970，74（1）：91 949Hockey J A，Pethica B A．Trans Faraday Soc，1961，57：2247 226210Wolff S．Ｒubber Chem Technol，1996，69：325 34511Ｒeuvekamp L A E M，Brinke J W T，Swaaij P J V．Kautschuk Gummi Kunststoffe，2002，55（5）：41 4712Luginsland H D，Hueth K．Kautschuk Gummi Kunststoffe，2000，53（1）：10 2313Yan H X，Sun K，Zhang Y X．J Appl Polym Sci，2004，94（6）：64 6814Wang Can（王灿），Wan Shaoyang（阮少阳），Yin Chao（尹超）．ChinaＲubber Science and Technology Market（橡胶科技市场），2011，10：8 1215Jia Hongbing（贾红兵），Jin Zhigang（金志刚），Ji Qingmin（吉庆敏），Wang Ying（王颖），Zhang Shiqi（张士齐）．ChinaＲubber Industry（橡胶工业），1999，46（19）：590 59316Sulekha P B，JosephＲ，Manjooran K B．J Appl Polym Sci，2004，93（1）：437 44317Abd El-Aziz El-Wakil，Mirham A B．J Appl Polym Sci，2011，119（4）：2461 246718Sulekha P B，JosephＲ，George K E．Polym Degrad Stabil，1999，63（2）：225 23019Sulekha P B，JosephＲ，Madhusoodanan K N，Thomas K T．Polym Degrad Stabil，2002，77（3）：403 41620Sulekha P B，JosephＲ，Prathapan S．J Appl Polym Sci，2001，81（9）：2183 218921Liauw C M，Allen N S，Edge M，Lucchese L．Polym Degrad Stabil，2001，74（1）：159 16622Pan Q W，Wang B B，Chen Z H，Zhao J Q．Mater Design，2013，50：558 56523Pan Q W，Wang B B，Chen Z H．Acta Materiae Compositae Sinica，2013，30（5）24Ansarifar A，Wang L，EllisＲJ，Kirtley S P，Ｒiyazeddin N．J Appl Polym Sci，2007，105（2）：322 3225Ｒamier J．，Gauthier C，Chazeau L，Stelandrel L，Guy L．J Polym Sci：Part B：Polym Phy，2007，45：286 29826Bertora A，Castellano M，Marsano E，Alessi M，Conzatti L，Stagnaro P，Colucci G，Priola A，Turturro A．Macromol Mater Eng，2011，296：455 46427Yang Qingzhi（杨清芝）．PracticalＲubber Technology（实用橡胶工艺学）．1st ed（第一版）．Beijing（北京）：Chemical Industry Press（化学工业出版社），2005.71 728029022期潘其维等：一种硅烷偶联剂的合成及其在白炭黑/天然橡胶复合材料中的应用Synthesis of a Silane Coupling Agent and Its Application in Silica/NＲCompositesQi-wei Pan*，Bing-bing Wang，Ying Zhou，Jian-qing Zhao（College of Materials Science and Engineering，Key Laboratory of Polymer Processing Engineering of theMinistry of Education，South China University of Technology，Guangzhou510640）Abstract A silane coupling agent was obtained by reaction of（3-glycidyloxy-propyl）trimethoxysilane （A187）and N-phenyl-1，4-phenylenedi-amine（PPDA）．Its structure was characterized by1H-NMＲ，IＲand MS．After that，different amounts of the silane coupling agent were used to in situ modify the silica to prepare antioxidant functionalized silica/NＲcomposites．The processing ability，mechanical properties and antioxidation effect of the composites were compared with those of the carbon black/NＲ，neat silica/NＲand bis（3-triethoxysilylpropyl）tetrasulfane（Si69）modified silica/NＲcomposites．Cure characteristics andＲPA results showed that the viscosity，the highest torque，optimum cure time and dispersion of filler of the antioxidant functionalized silica/NＲwere improved．The mechanical properties of the composites increased with increasing amount of silane coupling agent first，and then reached a plateau．When the amount of silane coupling agent was more than or equal to10.8%（wt%to silica），the tensile strength of the composites was as high as that of carbon black/NＲand Si69modified silica/NＲ，which was much higher than that of neat silica/NＲ．Moreover，the tear strength of the composites was higher than that of all references．After air ageing at100ħfor different days，the mechanical property retention of the antioxidant functionalized silica/ NＲwas better than that of all references with antioxidant4020，which illustrates that the new silane coupling agent has better ageing resistance than antioxidant4020．Keywords Antioxidation，Silane coupling agent，Surface modification of silica，Silica/NＲcomposites*Corresponding author：Qi-wei Pan，E-mail：panqw@scut．edu．cn。

一种异氰酸酯硅烷偶联剂的合成方法

一种异氰酸酯硅烷偶联剂的合成方法
异氰酸酯硅烷偶联剂是一种常用的有机硅偶联剂，它在聚合物、涂料、粘合剂等领域具有广泛的应用。

其合成方法可以通过以下步
骤来实现：
1. 首先，准备硅烷试剂。

常见的硅烷试剂包括三氯甲基硅烷、
三甲氧基硅烷等。

这些试剂通常可以通过硅烷衍生物的氯化或醚化
反应制备得到。

2. 其次，选择合适的异氰酸酯试剂。

异氰酸酯试剂有多种选择，如甲基异氰酸酯、乙基异氰酸酯等。

这些试剂通常可以通过相应的
醇与氰酸酯反应制备得到。

3. 然后，将硅烷试剂与异氰酸酯试剂进行加成反应。

在合适的
溶剂和温度条件下，将硅烷试剂与异氰酸酯试剂进行加成反应，生
成异氰酸酯硅烷偶联剂。

反应过程中需要注意控制反应温度和时间，以及适当的搅拌速度和反应物的摩尔比。

4. 最后，进行产品的纯化和结构表征。

得到的产物需要进行适
当的纯化工艺，如溶剂萃取、结晶等，以去除杂质。

同时，可以利
用质谱、核磁共振等技术对产物的结构进行表征，确保其结构和纯度符合要求。

需要注意的是，合成异氰酸酯硅烷偶联剂的过程中，要严格控制反应条件，确保反应的选择性和产率。

此外，对于不同的硅烷试剂和异氰酸酯试剂，反应条件可能会有所不同，需要根据具体试剂的性质和反应条件进行调整。

同时，安全性和环保性也是合成过程中需要考虑的重要因素，应该采取相应的安全措施和环保措施，确保合成过程安全、高效、环保。

环氧的硅烷偶联剂

环氧的硅烷偶联剂简介环氧的硅烷偶联剂是一种常用的功能性试剂，广泛应用于化学、材料等领域。

它能够将有机物与硅酮进行偶联反应，产生可溶于有机溶剂和水的有机硅化合物，具有优异的性能和应用前景。

本文将从基本概念、合成方法、应用领域等多个方面进行探讨。

基本概念环氧的硅烷偶联剂是指具有环氧基团和硅烷基团的化合物，常用的环氧的硅烷偶联剂主要有环氧硅烷、环氧有机硅等。

它们可以通过与有机物中的活性氢原子反应，形成C-Si键，从而实现有机物和硅酮的偶联。

合成方法环氧硅烷的合成方法1.环氧硅烷可以通过硅氢化合物与环氧化合物反应得到。

首先，将环氧化合物加入到硅氢化合物中，并在惰性气氛下进行反应。

反应完成后，通过蒸馏或萃取等方法，分离纯净的环氧硅烷产物。

2.环氧硅烷还可以通过硅烷化合物与环氧化合物反应得到。

在硅烷化合物的作用下，环氧化合物中的环氧基团与硅烷化合物中的硅烷基团发生亲核取代反应。

反应完成后，通过蒸馏或萃取等方法，分离纯净的环氧硅烷产物。

环氧有机硅的合成方法1.环氧有机硅的合成方法较为复杂，一般通过顺反两步法合成。

首先，将硅氢化合物与双官能团化合物反应得到顺构体，主要通过氢化硅氧烷和含有双官能团的有机化合物反应。

然后，通过氯硅烷还原顺构体得到反构体，主要通过氯硅烷和顺构体反应得到反构体。

最后，通过环氧化反应将反构体转化为环氧有机硅。

2.另一种合成方法是利用硅氧烷和环氧化合物的反应。

在碱性条件下，硅氧烷与环氧化合物发生开环反应，生成环氧有机硅。

应用领域环氧的硅烷偶联剂在众多领域中得到广泛应用，包括： ### 1. 电子材料领域 -环氧的硅烷偶联剂作为粘结剂：由于硅烷基团具有良好的亲硅性，环氧的硅烷偶联剂可以作为粘结剂，用于粘接电子元件、微芯片等。

- 环氧的硅烷偶联剂作为涂料成分：环氧的硅烷偶联剂可以作为电子材料的涂料成分，增强电子材料的耐热性和附着力。

2. 化学合成领域•环氧的硅烷偶联剂作为催化剂：环氧的硅烷偶联剂中的硅酮基团具有催化活性，可以用于有机合成反应中，促进化学反应的进行。

硅烷偶联剂使用方法

硅烷偶联剂是由硅氯仿（HSiCl3）和带有反应性基团的不饱和烯烃在铂氯酸催化下加成，再经醇解而得。

硅烷偶联剂实质上是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中同时具有能和无机质材料（如玻璃、硅砂、金属等）化学结合的反应基团及与有机质材料（合成树脂等）化学结合的反应基团。

通式如图，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。

目前，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。

编辑本段|回到顶部应用领域硅烷偶联剂的应用大致可归纳为三个方面：（一）用于玻璃纤维的表面处理，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。

目前，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。

硅烷偶联剂及其应用课件

油田污水处理
硅烷偶联剂可以改善污水中杂质的分离效果，提高污水处理效率。
密封胶
要点一
粘接力增强
硅烷偶联剂可以提高密封胶与基材的粘接力，提高密封效果。
要点二
耐候性改善
硅烷偶联剂可以改善密封胶的耐候性，使其在各种气候条件下保持良好性能。
化妆品
皮肤护理
硅烷偶联剂可以改善护肤品中的营养成分的渗透性和吸收性，提高皮肤护理效果。
同时，硅烷偶联剂还可以改善建筑涂层的表面性能，提高涂层的抗沾污性和耐擦洗性，使建筑外观保持整洁美观。
05
硅烷偶联剂在胶粘剂工业中的应用
热熔胶
热熔胶是一种在加热后会熔化成液态，在冷却后又能够固化成粘合剂的胶粘剂。硅烷偶联剂在热熔胶中的应用主要是通过改善其粘附性能和耐热性能，从而提高热熔胶的粘合力。
彩妆持久性
硅烷偶联剂可以提高化妆品如粉底、口红等的附着力，使妆容更加持久。
THANK YOU
硅烷偶联剂通过与热熔胶中的聚合物分子结合，形成化学键，从而提高粘合力。此外，硅烷偶联剂还可以改善热熔胶的耐热性能，使其在高温环境下仍能保持良好的粘附性能。
压敏胶
压敏胶是一种可以粘附在各种材料表面上的粘合剂，其特点是可以在常温下快速粘合，并且不需要加热或加压。硅烷偶联剂在压敏胶中的应用主要是提高其粘附力和耐久性。
橡胶材料
01
硅烷偶联剂在橡胶材料中主要起到补强、增粘和抗老化等作用，提高橡胶材料的力学性能、耐热性、耐油性和耐候性。
02
通过硅烷偶联剂的引入，橡胶材料可以与多种填料和助剂进行良好的结合，优化橡胶制品的性能。
03
硅烷偶联剂在橡胶复合材料中发挥重要作用，可以提高复合材料的界面粘结力和整体性能。

环氧级硅烷偶联剂

环氧级硅烷偶联剂1. 简介环氧级硅烷偶联剂是一种能够同时具备环氧官能团和硅烷官能团的化合物。

它在化学结构上与无机和有机材料都有良好的相容性，能够将它们有效地结合在一起。

因此，环氧级硅烷偶联剂在材料界中扮演着重要的角色。

2. 作用机理环氧级硅烷偶联剂作为一种表面活性剂，在同种或不同种材料界面形成了一层自组装的有机硅膜，该膜能够在不同材料之间建立可靠的化学结合。

在环氧树脂材料中，环氧级硅烷偶联剂与环氧官能团发生化学反应，形成硅氧烷键，将无机填料或增韧剂牢固地固定在环氧基体中。

这种偶联作用能够提高材料的力学性能、耐热性能以及耐化学腐蚀性能。

3. 应用领域环氧级硅烷偶联剂广泛应用于各种材料的增强改性中，包括但不限于以下几个领域：3.1. 复合材料制备在复合材料制备过程中，环氧级硅烷偶联剂被用作界面处理剂。

它能够与玻璃纤维、碳纤维等增强材料表面的硅氧烷基团相互作用，形成牢固的结合，提高增强材料与基体材料的耐热性、抗冲击性和力学性能。

3.2. 粘接剂环氧级硅烷偶联剂在粘接剂领域有广泛的应用。

它可以在胶粘剂中作为交联剂，通过与环氧树脂中的环氧官能团反应，实现与多种材料的粘接，包括金属、石材、陶瓷、玻璃等。

这种粘接具有较高的剪切强度和抗剪切疲劳性。

3.3. 表面涂层环氧级硅烷偶联剂在表面涂层领域也有广泛的应用。

它可以作为添加剂加入到涂料中，与涂料中的环氧树脂发生化学反应，提高涂层与基底材料的附着力和耐久性。

此外，环氧级硅烷偶联剂还能够在涂层中形成纳米级的硅氧烷结构，增加涂层的硬度和耐磨性。

3.4. 高分子材料改性环氧级硅烷偶联剂还可以用于对高分子材料进行改性。

它能够在高分子材料的分子链上引入环氧官能团或硅烷官能团，改变材料的性能。

例如，在聚合物中加入环氧级硅烷偶联剂可以提高聚合物的耐温性、耐化学腐蚀性和机械性能。

4. 环氧级硅烷偶联剂的分类环氧级硅烷偶联剂可根据其化学结构进行分类，常见的几类环氧级硅烷偶联剂包括：4.1. γ-氨丙基三甲氧基硅烷其分子式为CH3Si(OCH3)3，通常作为环氧树脂的表面处理剂，能够提高树脂与填料的相容性和附着力。

硅烷偶联剂及其应用

3.0
1.5
25%MeOH
2h
3.0
1.5
50%MeOH
8h
3.0
2.0
HCl
5. 5h
3.0
4.5
HOAc
11h
3.0
5.0
HOAc＋NaOH
2.25h
3.0
5.5
HOAc＋NaOH
0.75h
3.0
6.0
HOAc＋NaOH
15s
3.0
7.0
HOAc＋NaOH
1s
a.随着用水稀释的程度增大而提高； b.受pH值的影响很大，当pH值为2~4时，稳定性最高； c.因的MeOH的存在而提高，因痕量F－离子而降低。
WD-50，，A-1100
γ-（β-氨乙基）氨丙基甲基二甲氧基硅烷 H2NCH2CH2NH-(CH2)3SiMe(OCH3)2 WD-52，KBM602
γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷
H2C－CHCH2O-(CH2)3Si(OCH3)3 O
β-（3，4-环氧基环己基）乙基三甲氧基硅烷 O
CH2CH2Si(OCH3)3
X为烷氧基
②含甲基丙烯酰氧基的硅烷偶联剂
CH2＝C－COOC3H6Si(OR)3
Me
a.聚合反应
R主要为甲氧基
n≡SiC3H6OOOCMe＝CH2
Me
－(C－CH2)n
OCOC3H6Si≡
b.共聚合反应 ≡SiC3H6OOOCMe＝CH2＋CH2＝CR/R
－(CMe－CH2－CH2－CR/R)－ OCOC3H6Si≡
≡SiC3H6NH2＋CH2－CH－ → ≡SiC3H6－NH－CH2－CH－
O
OH

硅烷偶联剂原理合成与应用

硅烷偶联剂原理合成与应用
硅烷偶联剂是一种含硅原子的配体，可以和金属离子、有机酸、有机
氨基酸等进行偶联反应，形成硅-配体-金属离子(SM)三价配合物，其中硅
烷偶联剂作为"配体"连接"金属离子"和"核心"之间。

硅烷偶联剂的合成通常采用高效率的硅烷化反应，即通过氯硅烷和胺、醛、酮等R-X或R-OH和氯硅烷和酸氧化反应合成硅烷偶联剂。

硅烷偶联剂主要用于各种金属离子的聚集，如钙、铷、锆、锡、钛、钯、铜、铝、钨和镍等金属离子，可以用来合成各种类型的有机高分子复
合物，作为染色剂、催化剂、阻燃剂等，也可以提高有机高分子的物理性能，如：热稳定性、机械性能、光学性能等。

此外，硅烷偶联剂还可用于
制备导电聚合物、传感器、复合材料、生物材料、生物分子传感器等。

新型硅烷偶联剂的合成及其防腐性能初探

氢。加完后，保温在８９０～０℃ ，反应１，柱层析分离，６ｈ后经得
第４０卷第１０期
２１０２年５月
广
州
化
工
Ｖｏ．０Ｎ．０１４ｏ１
Ｍａ２０１ｙ．２
ＧｕｎｇｈｕＣｈｍｉａｎｓｒａｚｏｅｃｌＩｄｕｔｙ
新型硅烷偶联剂的合成及其防腐性能初探
霍应鹏，刘洪波
（顺德职业技术学院，广东顺德５８０）２３０
摘要：介绍了一种新型硅烷偶联剂３一（三甲氧基硅基）丙酸环氧丙酯（以下简称为ＧＡ）ＭＳ的合成，对其结构进行了。Ｈ
ＮＭＲ、ＣＮ１ＭＲ及Ｆ３Ｔ—ＩＲ表征，步探索了其用于镀锌板与铝板表面处理的防腐性能，初通过全反射红外法研究ＧＡＭＳ与铝板结合的
ｗａｙｔｅｉｅｓｓｎｈｓｚｄ．ａｄｉｓｓｒｃｕｅｗａｈｒｃｅｉｅｙＨｎｔｔｕｔｒｓｃａａｔｒｚｄｂＮＭＲ，ＣＮＭＲｎａｄＦＴ —ＩＲ．Ｔｅａｔｈｎｉ—ｃｒｏｉｎｅｆｃｆｏｒｓｏｆｅｔｏＧＭＡＳｏｔｌｕｈａｕｎｍｎａｖｎｚｄｓｅｔｗａｖｌａｅｒｌｎｒｎｍｅａｓｓｃｓａｍｉｕａｄｇｌａｉｅｈｅｓｅａｕｔｄｐｅｉａｙ，ａｄｔｅｂｎｉｇｍｏｅｂｔｅｌｍｉｎｈｉｄｎｄｅｗｅｎＧＭＡＳｍｅｒｎｅａｄａｕｎｍｓｓｉｖｓｉａｅｓｎｅｅｔｎｅｉｆａｅａａｉｎｔｃｎｌｇ．Ｉｅｉｆｍｂａｎｍｉｕｂａｅｗａｎｅｔｇｔｄｕｉｇｒｆｃａｃｎｒｒｄｒｄｉｔｏｅｈｏｏｙｎｂｌ。ＧＭＡＳｗｏｌｌｌｅｕｄｂｅａｐｏｅｔａａｄｉｔｓａｐｅｒａｉｇａｅｔｏｕｎｔｎｉｌｃｎｄａｅａｒｔｅｔｇｎｎａｍｉｕｍ．ｎｌＫｅｒｙｗｏｄｓ：ｓｌｎｏｐｌｇａｅｔｒｔｅｔｎｎｍｅａｕｆｃｉｅｃｕｉｇｎ；ｐｅｒａｍｅｔｏｔｓｒａｅ；ｒｆｃａｃｎｒｒｄｒｄａｉｎａｎｌｅｅｔｎｅｉｆａｅａｉｔｏｌ

硅烷偶联剂成分分析、配方开发技术及作用机理

硅烷偶联剂成分分析、配方开发技术及作用机理导读：本文详细介绍了硅烷偶联剂的研究背景，理论基础，参考配方等，如需更详细资料，可咨询我们的技术工程师。

禾川化学引进国外配方破译技术，专业从事硅烷偶联剂成分分析、配方还原、配方开发，为偶联剂相关企业提供整套技术解决方案一站式服务;一、背景硅烷偶联剂是一种具有特殊结构的有机硅化合物。

通过硅烷偶联剂可使两种性能差异很大的材料界面偶联起来,以提高复合材料的性能和增加粘接强度, 从而获得性能优异、可靠的新型复合材料。

硅烷偶联剂广泛用于橡胶、塑料、填充复合材料、环氧封装材料、弹性体、涂料、粘合剂和密封剂等。

使用硅烷偶联剂可以极大地改进上述材料的机械性能、电气性能、耐候性、耐水性、难燃性、粘接性、分散性、成型性以及工艺操作性等等。

近几十年来, 随着复合材料不断的发展，促进了各种偶联剂的研究与开发。

偶联剂和叠氮基硅烷偶联剂改性氨基硅烷,耐热硅烷、过氧基硅烷、阳离子硅烷、重氮和叠氮硅烷以及α-官能团硅烷等一系列新型硅烷偶联剂相继涌现；硅烷偶联剂独特的性能与显著的改性效果使其应用领域不断扩大。

禾川化学技术团队具有丰富的分析研发经验，经过多年的技术积累，可以运用尖端的科学仪器、完善的标准图谱库、强大原材料库，彻底解决众多化工企业生产研发过程中遇到的难题，利用其八大服务优势，最终实现企业产品性能改进及新产品研发。

样品分析检测流程：样品确认—物理表征前处理—大型仪器分析—工程师解谱—分析结果验证—后续技术服务。

有任何配方技术难题，可即刻联系禾川化学技术团队，我们将为企业提供一站式配方技术解决方案！二、硅烷偶联剂2.1.1硅烷偶联剂作用机理硅烷类偶联剂分子中存在亲有机和亲无机的功能基团，具有连接有机与无机材料两相界面的功能，对聚合物及无机物体系改性具有明显的技术效果。

硅烷类偶联剂结构通式可以写为RSiX3。

其中R为与树脂分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙乙烯酰氧基等基团等；X代表能够水解的基团, 如卤素、烷氧基、酰氧基等;硅烷偶联剂由于在分子中具有这两类化学基团,因此既能与无机物中的羟基反应,又能与有机物中的长分子链相互作用起到偶联的功效,其作用机理大致分以下3 步:1)X基水解为羟基;2)羟基与无机物表面存在的羟基生成氢键或脱水成醚键3)R基与有机物相结合。

硅烷偶联剂的合成、发展与应用

2020年第12期广东化工第47卷总第422期 · 105 · 硅烷偶联剂的合成、发展与应用卢昌利1*，欧阳春平1，郭志龙1，董学腾1，麦开锦2，焦建2，曾祥斌1，王伟伟2 (1．珠海万通化工有限公司，广东珠海519050；2．金发科技股份有限公司企业技术中心，广东广州510520)[摘要]本文介绍了目前国内外硅烷偶联剂的主要合成技术、生产现状及应用开发情况，并进一步报道了硅烷偶联剂表面改性机理及硅烷偶联剂在塑料、涂料、建筑等行业的应用，展望了硅烷偶联剂的发展前景。

[关键词]硅烷偶联剂；合成；表面改性机理；应用[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2020)12-0105-03Synthesis, Development and Application of Silane Coupling AgentsLu Changli1*, Ouyang Chunping1, Guo Zhilong1, Dong Xueteng1, Mai Kaijin2, Jiao Jian2, Zeng Xiangbin1, Wang Weiwei2(1. Zhuhai Wango Chemical Co., Ltd., Zhuhai 519050；2. National-certified Enterprise Technology Center, Kingfa Science and Technology Co., Ltd., Guangzhou 510520, China)Abstract: In the paper, the main synthesis technology, production status and application development of silane coupling agent at home and abroad were introduced. More important, the surface modification mechanism of silane coupling agent, and the application of silane coupling agent in plastics, coatings, construction and other industries were reported, and the development prospect of silane coupling agent was prospected.Keywords: silane coupling agent；synthesis；surface modification mechanis；application偶联剂是一种同时具有亲水性官能团和疏水性官能团的物质，亲水性官能团一般为极性基团，可以在无机物表面发生化学反应；疏水性官能团多为非极性基团，可以与有机物发生化学反应。

硅烷偶联剂原理合成与应用

硅烷偶联剂原理合成与应用
第一步骤是将有机基团连接到硅原子上。

这通常通过将硅烷和卤素化
合物反应来实现。

在这个反应中，硅烷中的氢原子被卤素取代，形成有机
取代的硅烷化合物。

第二步骤是在有机基团上引入反应活性基团。

这可以通过和含有反应
活性基团的化合物反应来实现。

在这个反应中，有机基团中的一个氢原子
被连接到反应活性基团上。

1)表面改性剂：硅烷偶联剂可以通过与材料表面反应，形成键合，并
将有机基团引入到材料表面，改善材料的亲水性、耐温性和耐刻蚀性。

这
使得硅烷偶联剂被广泛用于涂料、纸张、纤维和橡胶等材料的表面改性。

2)黏合剂和密封剂：硅烷偶联剂可以用作黏合剂和密封剂的组成部分。

它们可以用于粘接和密封玻璃、陶瓷、金属和塑料等材料。

3)表面涂层：硅烷偶联剂可以用于涂覆材料的表面，形成一层保护膜。

这些膜可以提供材料的耐候性、耐化学腐蚀性和耐磨损性。

4)生物医学应用：硅烷偶联剂可以用于改善生物材料的生物相容性。

硅烷偶联剂可以通过与生物材料表面的反应，减少生物材料的毒性和引起
的免疫反应。

5)涂料添加剂：硅烷偶联剂可以用作涂料的添加剂，可以提高涂料的
抗划伤性、耐化学腐蚀性和耐候性。

总之，硅烷偶联剂的合成原理是通过将有机基团和反应活性基团引入
到硅原子上，从而得到有机取代的硅烷化合物。

硅烷偶联剂具有广泛的应用，包括表面改性剂、黏合剂和密封剂、表面涂层、生物医学应用和涂料
添加剂等。

通过使用硅烷偶联剂，可以改善材料的性能，并在不同领域中发挥重要作用。

硅烷偶联剂的生产工艺

硅烷偶联剂的生产工艺
硅烷偶联剂的生产工艺一般分为以下几个步骤：
1. 硅烷的合成：首先以氯硅烷、甲基硅烷等为原料，在反应釜中加入溶剂、催化剂等辅助剂，反应生成硅烷。

2. 偶联剂的引入：在硅烷中引入有机链，例如羟基、氨基等，使其成为硅烷偶联剂。

这一步需要在适当的温度下加入具有亲核反应性的有机试剂，使其与硅烷反应。

3. 净化：硅烷偶联剂是由多种化合物混合而成的，因此需要进行净化工作。

其中的杂质可能是固体、液体或气体，需通过过滤、蒸馏等手段进行分离。

4. 包装：净化后的硅烷偶联剂需要装到适当的容器中，通常以钢瓶、塑料桶或罐子为主。

以上是硅烷偶联剂的经典生产工艺，具体生产方式还需根据不同的硅烷偶联剂种类进行适当调整。

仲胺基硅烷偶联剂的合成及应用

含量９８．７％，南京曙光化工集团有限公司；氯丙基甲基二乙氧基硅烷，工业级，含量
９７．５％，南京曙光化工集团有限公司。
ＧＣｌｌ２Ａ气相色谱仪，上海分析仪器厂。１．２反应原理氯丙基硅烷与伯胺反应后生成仲胺硅烷及脂肪胺盐酸盐，经过滤精馏后即得到产品
仲胺硅烷。
・１４８・
Ｒ・ＮＨ２＋Ｃ１ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＲｘＯＲ３．ｆ。ＲＮＨＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＲｘＯＲ３一ｘ＋ＲＮＨ２０ＨＣｌ
能而得到了广泛的应用，同时它们也存在很多不足，如聚氨酯不耐高低温、易老化；环氧树脂表面性能高、脆性大，抗开裂和抗冲击性能差；丙烯酸树脂对温度极为敏感，即
“热黏冷脆”，且不耐有机溶剂等。从而限制了它们在某些特定领域的应用。若用氨基硅
油进行改性，则能有效地改善其不足‘３１。
３、结论
采用环己胺与氯丙基烷基烷氧基硅烷在溶剂正庚烷中反应的方法成功地合成了仲胺类的新型有机硅烷偶联剂。该类新型硅烷偶联剂在涂料、密封剂、胶粘剂、硅油及纺
硅烷偶联剂最早于上世纪四十年代开发，最初作为玻璃纤维的表面处理剂而用于玻璃纤维增强塑料中。由于具有独特的化学结构及性能，使得其应用领域迅速扩大，成了有机硅工业的重要分支。目前有机硅烷偶联剂广泛应用于橡胶、塑料、胶粘剂、密封剂、涂料、玻璃、陶瓷及金属防腐等领域。氨基类硅烷偶联剂是最常用的硅烷偶联剂之一，但其具有易泛黄的缺点‘１】［２１。为此，我们开发了具有优良性能的仲胺类硅烷偶联剂。经仲胺硅烷制备的微乳液硅油处理后的织物不易黄变且可使整理后的织物在柔软性、洗涤
性、耐侯性，耐化学性以及广阔的机械性能，而且固化无气泡，体系色浅。
２．３用作偶联剂氨基硅烷能改善玻璃纤维和树脂的粘接性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、耐水、耐候等性能：即使在湿态，也能显著提高复合材料的机械性能。该产品为含氨基的硅烷偶联剂，适用于酚醛树脂、三聚氢氨树脂、环氧树脂、聚氨酯、