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硅烷偶聯(lián)劑在膠粘劑工業(yè)的具體應用
2016-02-26
硅烷偶聯(lián)劑在膠粘劑工業(yè)的具體應用有如下幾個(gè)方面:
1.在結構膠粘劑中金屬與非金屬的膠接,若使用硅烷類(lèi)增粘劑,就能與金屬氧化物縮合,或跟另一個(gè)硅烷醇縮合,從而使硅原子與被膠物表面緊緊接觸。如在丁腈酚醛結構膠中加入硅烷作增粘劑,可以顯著(zhù)提高膠接強度。
2.在膠接玻璃纖維方面國內外已普遍采用硅烷作處理劑。它能與界面發(fā)生化學(xué)反應,從而提高膠接強度。例如,氯丁膠膠接若不用硅烷作處理劑時(shí),膠接剝離強度為1.07公斤/厘米2,若用氨基硅烷作處理劑,則膠接的剝離強度為8.7公斤/厘米2。
3.在橡膠與其他材料的膠接方面,硅烷增粘劑具有特殊的功用。它明顯地提高各種橡膠與其它材料的膠接強度。例如,玻璃與聚氨酯橡膠膠接時(shí),若不用硅烷作處理劑,膠的剝離強度為0.224公斤/厘米2,若加硅烷時(shí),剝離強度則為7.26公斤/厘米2。
4.本來(lái)無(wú)法用一般粘接劑解決的粘接問(wèn)題有時(shí)可用硅烷偶聯(lián)劑解決。如鋁和聚乙烯、硅橡膠與金屬、硅橡膠與有機玻璃,都可根據化學(xué)鍵理論,選擇相應的硅烷偶聯(lián)劑,得到滿(mǎn)意的解決。例如,用乙烯基三過(guò)氧化叔丁基硅烷(Y一4310)可使聚乙烯與鋁箔相粘合;用丁二烯基三乙氧基硅烷可使硅橡膠與金屬的扯離強度達到21.6~22.4公斤/厘米2。一般的粘接劑或樹(shù)脂配合使用偶聯(lián)劑后不僅能提高粘合強度,更主要的是增加粘合力的耐水性及耐久性。如聚氨基甲酸酯和環(huán)氧樹(shù)脂對許多材料雖然具有高的粘合力,但粘合的耐久性及耐水性不太理想;加入硅烷偶聯(lián)劑后,這方面的性能可得到顯著(zhù)的改善。
硅烷偶聯(lián)劑的其它方面應用還包括:
①使固定化酶附著(zhù)到玻璃基材表面,②油井鉆探中防砂,
③使磚石表面具有憎水性,④通過(guò)防吸濕作用,使熒光燈涂層具有較高的表面電阻;⑤提高液體色譜柱中有機相對玻璃表面的吸濕性能。
使用方法
1.預處理法
將硅烷偶聯(lián)劑配成0.5~1%濃度的稀溶液,使用時(shí)只需在清潔的被粘表面涂上薄薄的一層,干燥后即可上膠。所用溶劑多為水、醇(甲氧基硅烷選擇甲醇,乙氧基硅烷選擇乙醇)、或水醇混合物,并以不含氟離子的水及價(jià)廉無(wú)毒的乙醇、異丙醇為宜。除氨烴基硅烷外,由其它硅烷偶聯(lián)劑配制的溶液均需加入醋酸作水解催化劑,并將pH值調至3.5~5.5。長(cháng)鏈烷基及苯基硅烷由于穩定性較差,不宜配成水溶液使用。氯硅烷及乙氧基硅烷水解過(guò)程中伴隨有嚴重的縮合反應,也不宜配成水溶液或水醇溶液使用,而多配成醇溶液使用。水溶性較差的硅烷偶聯(lián)劑,可先加入0.1~0.2%(質(zhì)量分數)的非離子型表面活性劑,然后再加水加工成水乳液使用。
2.遷移法
將硅烷偶聯(lián)劑直接加入到膠粘劑組分中,一般加入量為基體樹(shù)脂量的1~5%。涂膠后依靠分子的擴散作用,偶聯(lián)劑分子遷移到粘接界面處產(chǎn)生偶聯(lián)作用。對于需要固化的膠粘劑,涂膠后需放置一段時(shí)間再進(jìn)行固化,以使偶聯(lián)劑完成遷移過(guò)程,方能獲得較好的效果。
實(shí)際使用時(shí),偶聯(lián)劑常常在表面形成一個(gè)沉積層,但真正起作用的只是單分子層,因此,偶聯(lián)劑用量不必過(guò)多。
硅烷偶聯(lián)劑的使用方法主要有表面預處理法和直接加入法,前者是用稀釋的偶聯(lián)劑處理填料表面,后者是在樹(shù)脂和填料預混時(shí),加入偶聯(lián)劑的原液。
硅烷偶聯(lián)劑配成溶液,有利于硅烷偶聯(lián)劑在材料表面的分散,溶劑是水和醇配制成的溶液,溶液一般為硅烷(20%)、醇(72%)、水(8%),醇一般為乙醇(對乙氧基硅烷)甲醇(對甲氧基硅烷)及異丙醇(對不易溶于乙醇、甲醇的硅烷)因硅烷水解速度與PH值有關(guān),中性最慢,偏酸、偏堿都較快,因此一般需調節溶液的PH值,除氨基硅烷外,其他硅烷可加入少量醋酸,調節PH值至4—5,氨基硅烷因具堿性,不必調節。因硅烷水解后,不能久存,最好現配現用,最好在一小時(shí)內用完。
應用介紹
下面是一些具體應用,以供用戶(hù)參考:
1.處理填料
將填料放入固體攪拌機(高速固體攪拌機HENSHEL(亨舍爾)或V型固體攪拌機等),并將上述硅烷溶液直接噴灑在填料上并攪拌,轉速越高,分散效果越好。一般攪拌在10—30分鐘(速度越慢,時(shí)間越長(cháng)),填料處理后應在120攝氏度烘干(2小時(shí))。
2.溶液(玻纖表面處理劑)
玻纖表面處理劑常含有:成膜劑、抗靜電劑、表面活性劑、偶聯(lián)劑、水。偶聯(lián)劑用量一般為玻纖表面處理劑總量的0.3%—2%,將5倍水溶液首先用有機酸或鹽將PH值調至一定值,在充分攪拌下,加入硅烷直到透明,然后加入其余組份,對于難溶的硅烷,可用異丙醇助溶。在拉絲過(guò)程中將玻纖表面處理劑噴灑在玻纖上干燥,除去溶劑及水份即可。
3.底面法
將5%—20%的硅烷偶聯(lián)劑的溶液同上面所述,通過(guò)涂、刷、噴,浸漬處理基材表面,取出室溫晾干24小時(shí),最好在120℃下烘烤15分鐘。
4.直接加入
硅烷亦可直接加入填料/樹(shù)脂的混合物中,在樹(shù)脂及填料混合時(shí),硅烷可直接噴灑在混料中。偶聯(lián)劑的用量一般為填料用量的0.1%—2%,(根據填料直徑尺寸決定)。然后將加過(guò)硅烷的樹(shù)脂/填料進(jìn)行模塑(擠出、壓塑、涂覆等)。