应用领域

人造石英石和复合材料

一、硅烷偶联剂在树脂基复合材料上的应用

1947年美国约翰霍普金斯大学的Ralph K.Witt等人通过研究发现烯丙基三甲氧基硅烷处理对玻璃纤维对不饱和聚酯复合材料具有极好的增强效果,从而开创了硅烷偶联剂实际应用的历史,可以说树脂复合材料是硅烷偶联剂的最早和最基本的应用领域。

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结合对于树脂基复合材料的力学性能和耐久性至关重要,而其中非常重要的一个因素就是水分侵蚀界面,破坏了粘接。

硅烷偶联剂能在无机和有机材料的界面可以形成耐水键结,不但增强了结合强度,更重要的是它能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。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,还能显著增强了对湿度和其他恶性环境条件的抵抗力。

选择不同的硅烷偶联剂对产品的性能的影响巨大,举例如下:

不同Y有机官能团硅烷对于UP玻璃钢弯曲强度的影响

硅烷类型

干态,MPa

湿态,MPa

保留率

空白对照组

220

83

38%

乙基硅烷

157

107

68%

乙烯基硅烷

249

220

88%

甲基丙烯酰氧基硅烷

314

285

91%

由上表可见;

一、 Y有机官基团能和树脂很好匹配的硅烷偶联剂对于制品的性能提升作用明显,而若选择不当则可能对制品性能有负面影响;

二、即使是非反应性的乙基硅烷对于提高制品的耐水性也是有帮助的。

二、硅烷偶联剂在人造石英石上的应用

人造石英石是由90%以上的天然石英砂和10%左右的色料、不饱和树脂、固化剂、硅烷偶联剂等添加剂组成,经过负压真空、高频振动成型、加温或室温固化而成的板材。而硅烷偶联剂SCA-R74M(3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷)作为偶联剂对于提高板材的强度、硅砂和树脂的粘接起到至关重要的作用。

通常硅烷偶联剂按千分之几的比例添加到不饱和树脂中,搅拌均匀后再将硅砂和其它组份加入。由于硅烷偶联剂SCA-R74M(3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷)会与树脂中和空气中的水分反应而失效,因此添加了硅烷偶联剂的不饱和树脂要在当天用完,隔夜使用可能就要再次添加。同时,冬天和夏天由于环境温度相差较大,配方也要适时调整,特别是对常温固化的配方更是如此。

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