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發布時間:2020-12-16 15:54  
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耐高溫硅烷偶聯劑的類型
硅烷之所以在高科技中被廣泛應用并且越來越重要, 首先是與它的特性有關,同時耐高溫硅烷偶聯劑也與現代高技術的特殊需求有關。要想做好硅微粉表面改性,一定要以表面改性的機理為依據,認真了解表面改性劑的結構與性質,同時考慮下游有機高分子制品的基材、主體配方及技術要求,經綜合考慮選擇合理的改性劑,在此基礎上確定表面改性工藝和設備。通過熱分解或與其它氣體的化學反應,可由硅烷制得單晶硅、多晶硅、非晶硅、金屬硅化物、氮化硅、碳化硅、氧化硅等一系列含硅物質。利用硅烷可以實現高的純度、精細(可達原子尺寸)的控制和靈活多變的化學反應。從而將各種含硅材料按各種需要制成復雜精細的結構, 這正是現代具有各種特異功能的材料和器件所要求的基本條件。
硅烷早實用化和目前應用量較大的是作為生產高純度硅的中間產物,一般稱為硅烷法。歷來生產高純度硅的主要方法是法(西門子法)。
硅烷的又一應用是非晶半導體非晶硅。與單晶半導體材料相比非晶硅的特點是容易形成極薄的(厚度10nm左右)大面積器件,襯底可以是玻璃、不銹鋼、甚至塑料,耐高溫硅烷偶聯劑表面可以是平面也可是曲面,因此可以制成各種性能優異的器件。
耐高溫硅烷偶聯劑的結構與性質
硅烷偶聯劑是一類分子同時含有兩種不同化學性質基團的特殊結構的有機硅化合物,可用以下通式表示:
Y-R-SiX3
耐高溫硅烷偶聯劑式中:Y-R為非水解基團,X3為可水解基團。硅烷通過化學作用,在有機物和無機物兩種材料的縫隙間搭起了橋梁。Y是可以和有機化合物起反應的基團(如乙烯基、氨基、環氧基、疊氮基等),R是短鏈亞(也稱短鏈烷撐基)通過它把Y與Si原子連接起來;X是可以進行水解反應,并生成Si-OH的基團,一般的硅烷偶聯劑是含有三個可水解的基團。
Y與X是兩類反應特性不同的活性基團。該類耐高溫硅烷偶聯劑產品主要用于汽車輪胎制造,國內產品近年來技術水平不斷提高,已通過世界主要輪胎公司的各類認證,在國外市場開拓方面已經不存在技術壁壘,加之國外生產成本較高,因此國內產品出口量連續增長。Y中所帶的基團很容易和有機聚合物中的官能團反應,從而可以使硅烷偶聯劑與有機高分子基料連接。當X活性基團水解時,使Si-X能化為Si-OH,而Si-OH與被處理的硅微粉表面的OH形成氫鍵,同時進行加熱,產生縮合脫水反應,形成其價鍵結合。由此通過硅烷偶聯劑可將硅微粉體料與有機高分子材料之間產生一種良好的界面結合,使兩者可緊密的結合到一起。
在硅烷偶聯劑這兩類互異的基團中,以Y基團為重要,耐高溫硅烷偶聯劑它對有機高分子制品的性能影響很大,起決定偶聯劑性能的作用。只有當Y基團能和對應的有機高分子材料起很好的反應效果,才能使其基材的性能得到提高。
一般要求Y基團要與有機高分子材料能很好的相溶,并能起到偶聯的作用。所以對不同的有機高分子材料應考慮選擇適當的Y基團硅烷偶聯劑。
耐高溫硅烷偶聯劑的用量
硅烷偶聯劑的用量是根據粉體的比表面積所占的反活性點(如Si-OH)的數量以及硅烷偶聯劑覆蓋表面的單分子層、多分子層的厚度等決定的。
一般硅微粉類礦物粉體的Si-OH含量為4-12個μm2,1mol的硅烷偶聯劑可以覆蓋約7500m2的粉體表面積。由于硅烷偶聯劑水解后,其耐高溫硅烷偶聯劑自身也產生縮合反應,要影響到計算用量的準確性,所以要增加一定的加入量。
硅烷偶聯劑的用量計算關系是:
硅烷偶聯劑用量(g)=粉體質量(g)×粉體表面積(m2/g)/硅烷偶聯劑的覆蓋面積(m2/g)
耐高溫硅烷偶聯劑作用及功能
硅烷作用的機理和功能
當有機材料和無機材料共混時,有機硅在兩種材料表面顯示出親和力。這一加熱反應過程是耐高溫硅烷偶聯劑脫水、縮合與固化,以使硅烷偶聯劑與硅微粉形成穩定和牢固的共價鍵結合。有機硅的這種雙向功能,被稱為硅烷分子的雙向反應。硅烷通過化學作用,在有機物和無機物兩種材料的縫隙間搭起了橋梁。由于硅烷的作用,兩種材料形成了持久的化學粘接,因此提高了礦物復合材料的耐久性能。當有許多其它材料共混時,硅烷被稱為偶聯劑,是具用雙向反應的材料,在不同材料間搭起橋梁。