硅烷偶聯(lián)劑的偶聯(lián)機(jī)理及研究現(xiàn)狀分析
1947年ＲａｌｐｈＫＷ等[1]發(fā)現(xiàn)用烯丙基三乙氧基硅烷處理玻璃纖維而制成的聚酯復(fù)合材料可以得到雙倍的強(qiáng)度,從而開(kāi)創(chuàng)了硅烷偶聯(lián)劑實(shí)際應(yīng)用的歷史,偶聯(lián)劑并極大地刺激了硅烷偶聯(lián)劑的研究與發(fā)展。從50年代至60年代,相繼出現(xiàn)了氨基和改性氨基硅烷,以后又開(kāi)發(fā)了耐熱硅烷、陽(yáng)離子硅烷、重氮和疊氮硅烷以及α-官能團(tuán)硅烷等等。隨著一系列新型硅烷偶聯(lián)劑的問(wèn)世,特別是它們******的性能與顯著的改性效果使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,產(chǎn)量大幅度上升,據(jù)2001年8月報(bào)道,我國(guó)硅烷偶聯(lián)劑年產(chǎn)能力達(dá)10000噸左右,可與美國(guó)、德國(guó)相抗衡[2]。硅烷偶聯(lián)劑是繼有機(jī)硅工業(yè)中三大產(chǎn)品———硅油、硅橡膠、硅樹(shù)脂之后的第四大部類,其在有機(jī)硅工業(yè)中的地位日趨重要,已成為現(xiàn)代有機(jī)硅工業(yè),有機(jī)高分子工業(yè),復(fù)合材料工業(yè)及相關(guān)高技術(shù)領(lǐng)域中不可缺少的配套化學(xué)助劑,而且是一種重要的高科技含量,高附加值的有機(jī)硅產(chǎn)品。不銹鋼鈍化液
2、硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)特征及作用機(jī)理
2.1 硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)特征硅烷偶聯(lián)劑是一類分子中同時(shí)含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)基團(tuán)(有機(jī)官能基團(tuán)和可水解基團(tuán))的硅烷,其經(jīng)典產(chǎn)物可用通式(ＹＲ)ｎＳｉＸ4-ｎ表示(ｎ=1,2)。式中ＹＲ為非水解有機(jī)基團(tuán),Ｙ包括鏈烯基(主要為Ｖｉ)以及末端帶有Ｃｌ,ＮＨ2,ＳＨ,Ｎ3,ＯＣＯＭｅ,ＣＨ=ＣＨ2,ＮＣＯ等官能團(tuán)的烴基;Ｘ為可進(jìn)行水解反應(yīng)并生成Ｓｉ—ＯＨ的基團(tuán),包括Ｃｌ,ＯＭｅ,ＯＥｔ,ＯＣ2Ｈ4ＯＣＨ3,ＯＳｉＭｅ,及ＯＡｃ等(***常見(jiàn)的是ＯＭｅ,ＯＥｔ),能夠與無(wú)機(jī)材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),或吸附在材料表面,從而提高與無(wú)機(jī)材料的親和性。Ｘ、Ｙ為兩類反應(yīng)特性不同的活性基團(tuán),其中Ｘ易與無(wú)機(jī)物或礦物質(zhì)如玻璃、硅石、陶土、粘土、滑石、二氧化鈦和一些金屬如鋁、鈦、硅、鐵、銅、鋅等的鍵合能力。而Ｙ則易與有機(jī)物中的樹(shù)脂、橡膠等產(chǎn)物有良好的結(jié)合[3]。正是由于硅烷偶聯(lián)劑分子中間進(jìn)存在親有機(jī)和親無(wú)機(jī)的兩種功能團(tuán),可以把兩種不同化學(xué)結(jié)構(gòu)類型和親和力相差很大的材料在界面連接起來(lái),增加涂料和無(wú)機(jī)底層及顏料,填料與樹(shù)脂基料間的結(jié)合。
硅烷偶聯(lián)劑的偶聯(lián)機(jī)理及研究現(xiàn)狀
1、前言硅烷偶聯(lián)劑***早是于本世紀(jì)40年代由美國(guó)聯(lián)合碳化物公司(ＵＣＣ)和道康寧公司(ＤＣＣ)首先為發(fā)展玻璃纖維增強(qiáng)塑料而開(kāi)發(fā)的,***初把它作為玻璃纖維的表面處理劑而用在玻璃纖維增強(qiáng)塑料中。1947年ＲａｌｐｈＫＷ等[1]發(fā)現(xiàn)用烯丙基三乙氧基硅烷處理玻璃纖維而制成的聚酯復(fù)合材料可以得到雙倍的強(qiáng)度,從而開(kāi)創(chuàng)了硅烷偶聯(lián)劑實(shí)際應(yīng)用的歷史,并極大地刺激了硅烷偶聯(lián)劑的研究與發(fā)展。從50年代至60年代,相繼出現(xiàn)了氨基和改性氨基硅烷,以后又開(kāi)發(fā)了耐熱硅烷、陽(yáng)離子硅烷、重氮和疊氮硅烷以及α-官能團(tuán)硅烷等等。隨著一系列新型硅烷偶聯(lián)劑的問(wèn)世,特別是它們******的性能與顯著的改性效果使其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,產(chǎn)量大幅度上升,據(jù)2001年8月報(bào)道,我國(guó)硅烷偶聯(lián)劑年產(chǎn)能力達(dá)10000噸左右,可與美國(guó)、德國(guó)相抗衡[2]。硅烷偶聯(lián)劑是繼有機(jī)硅工業(yè)中三大產(chǎn)品———硅油、硅橡膠、硅樹(shù)脂之后的第四大部類,其在有機(jī)硅工業(yè)中的地位日趨重要,已成為現(xiàn)代有機(jī)硅工業(yè),有機(jī)高分子工業(yè),復(fù)合材料工業(yè)及相關(guān)高技術(shù)領(lǐng)域中不可缺少的配套化學(xué)助劑,而且是一種重要的高科技含量,高附加值的有機(jī)硅產(chǎn)品。
2、硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)特征及作用機(jī)理
2.1 硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)特征硅烷偶聯(lián)劑是一類分子中同時(shí)含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)基團(tuán)(有機(jī)官能基團(tuán)和可水解基團(tuán))的硅烷,其經(jīng)典產(chǎn)物可用通式(ＹＲ)ｎＳｉＸ4-ｎ表示(ｎ=1,2)。式中ＹＲ為非水解有機(jī)基團(tuán),Ｙ包括鏈烯基(主要為Ｖｉ)以及末端帶有Ｃｌ,ＮＨ2,ＳＨ,Ｎ3,ＯＣＯＭｅ,ＣＨ=ＣＨ2,ＮＣＯ等官能團(tuán)的烴基;Ｘ為可進(jìn)行水解反應(yīng)并生成Ｓｉ—ＯＨ的基團(tuán),包括Ｃｌ,ＯＭｅ,ＯＥｔ,ＯＣ2Ｈ4ＯＣＨ3,ＯＳｉＭｅ,及ＯＡｃ等(***常見(jiàn)的是ＯＭｅ,ＯＥｔ),能夠與無(wú)機(jī)材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),或吸附在材料表面,從而提高與無(wú)機(jī)材料的親和性。Ｘ、Ｙ為兩類反應(yīng)特性不同的活性基團(tuán),其中Ｘ易與無(wú)機(jī)物或礦物質(zhì)如玻璃、硅石、陶土、粘土、滑石、二氧化鈦和一些金屬如鋁、鈦、硅、鐵、銅、鋅等的鍵合能力。而Ｙ則易與有機(jī)物中的樹(shù)脂、橡膠等產(chǎn)物有良好的結(jié)合[3]。正是由于硅烷偶聯(lián)劑分子中間進(jìn)存在親有機(jī)和親無(wú)機(jī)的兩種功能團(tuán),可以把兩種不同化學(xué)結(jié)構(gòu)類型和親和力相差很大的材料在界面連接起來(lái),增加涂料和無(wú)機(jī)底層及顏料,填料與樹(shù)脂基料間的結(jié)合。
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