!有机硅烷偶联剂

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1、维普资讯http://www.cqvip.com1997年第l8卷第4期华北工学院学报Vo1．18NO．41997(总第6O期)JOURNALOFNORTHCHINAINSTITUTEOFTECHNOLOGY(SumNO．60)有机硅烷偶联剂]弓一(华北工学院，，太O03O0O051)＼)关键词罐，譬堡耋坦壁塑!机理，应用分类号Q327．8复合材料的高功能化、高性能化充分地应用了有机硅烷偶联剂．在复合材料中，表面能小的聚合钧和表面能大的无机填料相容性差，但通过有机硅烷偶联剂的介入，不仅可以消除两

2、种不同材料存在的界面问题，而且可以改善和提高复合材料的机槭性能、电气性能、磁性能以及耐候性、耐水性、难燃性、分散性和加工性．有机硅烷偶联剂的结构特征有机硅烷偶联剂的结构通式可表示为YRSiX，式中x为硅原子上结合的可水解基团，最常用的是烷氧基，但也可以是氯代基、乙酰氧基等．作为偶联剂使用时，x首先水解形成硅醇，然后再与无机填料表面上的羟基反应．Y系与聚合物分子有亲合力或反应能力的活性1茸能团(如氨基、巯基、乙烯基、环氧基、甲基丙烯酰氧基等0)．通过有机硅烷偶联剂能使两种不同性质的材料很好地偶联起

3、来，即形成有机相一偶联剂一无机相的结合层，从而使复合材料获得较好的粘结强度]．表1列出了目前常用的有机硅烷偶联剂的品种和它所适用的聚合物体系_5剖．裹1常用有机硅烷偶联剂及其适用聚合衍体系·收稿日期1997—06—05第一作者1970年出生碗士生维普资讯http://www.cqvip.com(总第60期)有机硅烷偶联剂(刘亚青等)329不饱和聚酯、聚烯烃、A—l71·二烯基三甲氧基硅烷CH：=CH$i(OCHs)3聚酰亚胺聚醋、环氧、聚苯乙：(甲基丙烯酰氧基)丙CH{=C(CHs)COO(CH

4、2)A-174烯、聚甲基丙烯酸甲基三甲氧基硅烷Si(OCH3)脂、聚烯烃o聚醋、环氧、酚醛、三(3'4环氧环己基)乙A一186聚氰胺、聚碳酸酯、尼基三甲氧基硅烷<二>cH2S／(OCH龙、聚苯乙烯、聚丙烯聚酯、环氧、酚醛、三嫡水甘油醚丙基三甲cHzCHcHO(c)(OCI-h)3A—l87聚氰胺、聚碳酸醋、尼氧基硅烷0龙、聚苯乙烯、聚丙烯聚氨醋、聚苯乙烯、大A一1891巯丙基三甲氧基硅烷HS(CH：)Si(OCH)部分热固性树脂聚氨醋、环氧、酚醛A-1100氨丙基三乙氧基硅烷NH：(CH2)sS

5、i(OC2H)尼龙、聚醋、聚烯烃A-1120篡烷)-7-cCHz)zNH(CH山⋯；雯嘉熙尼烷基丙基三基硅N⋯H】CONH⋯(CHDsSi(OC㈣⋯⋯s酚醛、三聚氰胺、尼A_ll60龙、聚碳酸醋2有机硅烷偶联卉可的作用机理有机硅烷偶联剂在两种不同性质的材料之间的界面作用机理已有不少研究，并提出了各种化学键合理论，界面层理论等等．2．1化学键合理论化学键合理论是最古老迄今为止却又被认为是比较成功的一种理论．根据这一理论，有机硅烷偶联剂首先通过空气中的水分引起水解，然后脱水缩合而形成低聚物，这种低聚

6、物再与无机填料表面的羟基形成氢键，通过加热干燥发生脱水反应产生部分共价键，从而使无机填料表面被有机硅烷偶联剂所覆盖．与此同时，偶联剂中的有机活性基团与聚合物进行反应，制得相应的制品⋯．维普资讯http://www.cqvip.com330华北工学院学报1997年第4期2+2界面层理论人们通过大量实验提出了各种界面层理论，在这一理论中，有两点是成功的，且已得到完全肯定]．a．对填料表面进行处理时，所用偶联剂不仅一端要有与填料表面以化学键相结合的基团，而且另一端应能溶解、扩散到树脂的界面区域中，并与

7、大分子链发生纠缠或形成化学键．这意味着偶联剂本身应有较长的柔软碳氢链段，以利于界面层的应力松弛．提高其吸收或分散冲击能的能力．这种观点就是通常所说的以官能团理论为基础的界面层扩散理论．b．无机填料、玻璃纤维等固体基质具有较高的表面能，当其与基体树脂复台时，树脂应能对其润湿，这是最基本的热力学条件．为提高基质在树脂中的润湿性，基质必须用偶联剂处理，以降低其表面能．理论和实验证明若硅烷偶联剂的R基团中含有极性基，则处理后基质具有较高的表面能；若R中含有不饱和双键，则基质具有中等的表面能；若R为饱和烃

8、链，则表面能最低．又由于色散力具有加和性，故带有长链烃基者比短链者具有较高的表面能．因此，选用不同的偶联剂处理基质以改变其表面能和树脂的润湿、吸附以及粘结性能等是复合工艺中的重要问题，这种观点就是以表面能为出发点的界面层理论．3有机硅烷偶联剂的使用技术31选用原则由于有机硅烷儡联剂同无机填料的结合，是从硅烷低聚物与无机填料表面的羟基作用开始的，因此对于表面具有羟基的无机填料，偶联剂的作用效果较好；反之，对于表面不具有羟基的无机填料，就很难发挥出相应的效果．表2归纳了有机硅烷偶联剂对于各种无机填料