作用机理
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作用机理

 


有机功能硅烷,习惯上也称之为硅烷偶联剂,它是同一分子中同时含有无机和有机反应活性基团的小分子有机硅化合物,其基本结构如图示:

 图一

图中的OR是指可水解基团——烷氧基,如甲氧基、乙氧基、异丙氧基等,烷氧基的分子量越大,其水解速度就越慢,水解稳定性越好。同时,也有一些所谓的二官能团硅烷的,即有两个烷氧基和一个无反应活性烷基(通常为甲氧),这种结构会减少一个可交联点,制品的硬度会略有降低,而硅烷本身的水解稳定性会稍好一些。烷氧基能与添加的或无机物表面残留的水分反应,进而水解形成具有无机反应活性的硅羟基,同时释放出水解反应的副产物——甲醇(甲氧基)、乙醇(乙氧基)、异丙醇(异丙氧基)等。然后这些硅羟基再和无机材料表面的羟基在烘烤或干燥的条件下发生缩合反应,脱去一个水分子,进而形成牢固的Si-O-Si化学键,从而实现对无机材料的结合和连接。

图中的Y是指有机官能基团,如氨基、甲基丙烯酰氧基、环氧基、乙烯基、巯基、烷基等。不同的有机官能团具有不同的反应活性,适用于不同的有机聚合物,它能与热固性树脂进行化学反应形成牢固的化学键或通过物理缠绕、氢键吸附、互穿网络体系等与热塑性树脂形成稳定的物理结合或共价键。

 图二

 

CapatueTM有机功能硅烷就是通过上述两类不同反应性的基团在无机材料(如玻璃、金属或无机矿物粉体或玻璃纤维等)和有机高分子聚合物(热固性树脂、塑料、橡胶弹性体)的界面起作用,结合、偶联无机和有机聚合物这两种表面性质截然不同的材料,提高两者的相容性和结合力,从而极大地提高各类树脂基复合材料的干、湿态机械强度和电气性能。

 图三

 图四

 未添加CapatueTM有机功能硅烷的树脂-填料两相分离,界面清晰。

 添加了CapatueTM有机功能硅烷树脂-填料两相结合紧密,界面模糊。

同时,CapatueTM有机功能硅烷的Y官能团若先行接枝到聚合物的分子链上,然后它的OR烷氧基水解后形成的硅羟基相互之间再进行缩聚反应,这就使CapatueTM有机功能硅烷也能作为交联剂使用。如在SPUR聚氨酯密封胶和PEX-B硅烷交联聚乙烯的应用中,有机功能硅烷的引入能赋予聚合物以湿汽固化的特性和优异的力学性能和电气化学性能。

有机反应基团Y和Si硅中心原子之间的连接基团若是亚丙基即-(CH23-,则称之为γ硅烷,它是市场上最主要的硅烷种类;也有一些连接基团是亚甲基即-(CH2)-的,它们被称之为α硅烷。α硅烷的Y官能团距离Si硅中心原子更近,若α位连接有氧、氮等负电子供体,则Si硅中心原子另一侧所连接的烷氧基受其亲核作用而反应活性更高。所以α硅烷的水解反应活性比γ硅烷的更高,能提供更快的固化反应速度。

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