硅烷偶联剂用于硅微粉表面改性的机理及应用.pdf

2014年中国非金属矿科技与市场交流大会硅烷偶联剂用于硅微粉表面改性的机理及应用李宝智(内蒙古包头市一二八信箱) 摘要:硅微粉的表面改性,一定要以袁面改性的机理为依据,认真了解表面改性剂的结构与性质,同时考虑下游有机高分子制品的基材、主体配方及技术要求,经综合考虑选择合理的改性剂,。本文主要阐述了硅烷偶联剂的结构、性质、作用机理及选择的原则。还对表面改性的工艺及改性设备的确定与选择进行了较详细的介绍。关键词:机理:硅微粉;硅烷偶联剂;高分子材料:选择我国非金属粉体的加工技术己快速发展,在塑料、橡胶、涂料等高分子制品行业都得到了广泛的应用。一般是作为填充剂加入,但填加量过大,对产品的功能性并没有提高。这主要是由于非金粉体与有机高分子材料基质的界面性质不同,造成非金粉体在有机高分子材料中的分散、交联及功能性差等问题,使产品的力学性能有所下降、导致了非金属粉体的填充量不能过大,硅微粉也是如此。为了改变这种状况,向功能型要求发展,就应对硅微粉进行表面改性。改变其粉体的表面性质,提高分散性,改善与有机高分子材料的交联性,增强制品的物理机械性能,增加填加量,提高产品的附加值。近年来改性硅微粉体量不断增加,而且新的表面改性设备也在增加,但是用硅烷偶联剂改性出的产品并达不到较理想的效果,这主要是由于对硅烷偶联剂的结构、性质及与硅微粉作用机理了解的不十分清楚,使得在使用过程中和在设计、制造表面改性设备过程中没有完全遵循表面改性反应机理及工艺要求等,在选择和使用硅烷偶联剂没有考虑到上下游产品与偶联剂反应的协调和批配问题。所以要使用好硅烷偶联剂,就要对其的结构、性质及与硅微粉作用的机理等进行认真的研究,这样才能正确的选择和使用好硅烷偶联剂,设计和制造出工艺合理的表改性设备。硅烷偶联剂的结构与性质硅烷偶联剂是一类分子同时含有两种不同化学性质基团的特殊结构的有机硅化合物,它们可用以下通式表示: Y—10一SiX3 式中:Y—R为非水解基团,x3为可水解基团。Y是可以和有机化合物起反应的基团(如乙烯基、氨基、环氧基、叠氮基等);R是短链亚烷基(也称短链烷撑基),通过它把Y与Si原子连接起来;x是可以进行水解反应,并生成Si—oH的基团,一般的硅烷偶联剂是含有三个可水解的基团。 Y与x是两类反应特性不同的活性基团。Y中所带的基团很容易和有机聚合物中的官能团反应,从而可以使硅烷偶联剂与有机高分子基料连接。当x活性基团水解时,使Si—-X能化为Si—.OH,而Si—oH与被处理的硅微粉表面的OH形成氢键,同时进行加热,产生缩合脱水反应,形成其价键结合。由此通过硅烷偶联剂可将硅微粉体料与有机高分子材料之间产生一种良好的界面结合,使两者可紧密的结合到一起。在硅烷偶联剂这两类互异的基团中,以Y基团最为重要,它对有机高分子制品的性能影响很大,起决定偶联剂性能的作用。只有当Y基团能和对应的有机高分子材料起很好的反应效果,才能使其基材的性能得到提高。一般要求Y基团要与有机高分子材料能很好的相溶,并能起到偶联的作用。所以对不同的有机高分子材料应考虑选择适当的Y基团硅烷偶联剂。 2硅烷偶联剂与硅微粉的作用机理近年来,利用硅烷偶联剂可水解基团的反应特性,使非交联的有机高分子材料实现了交联固化或改性, 140 2014年中国