硅烷偶联剂课件.ppt

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1、硅烷偶联剂主讲内容偶联剂硅烷偶联剂定义与结构硅烷偶联剂作用机理有机硅烷偶联剂的选择原则硅烷偶联剂的种类及应用硅烷偶联剂使用方法偶联剂一、偶联剂定义偶联剂（Couplingagent），又称表面改性劑。在塑料配混中，改善合成树脂与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂。偶联剂亲无机物的基团亲有机物的基团易与无机物表面起化学反应能与树脂发生化学反应或生成氢键溶于其中降低合成树脂熔体的粘度，改善填充剂的分散度以提高加工性能二、偶联剂的作用偶联剂被称作“分子桥”，用以改善无机物与有机物之间的界面作用，从而大大提高复合材料的性能，如物理性能、电性能、热性能、旋光性

2、能等。偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能，同时还可以防止其它介质向界面渗透，改善了界面状态，有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。偶联剂用于橡胶工业中，可提高轮胎、胶板、胶管、胶鞋等产品的耐磨性和耐老化性能，并且能减小NR用量，从而降低成本。偶联剂种类偶联剂结构适用范围及体系铬络合物偶联剂由不饱和有机酸与三价铬离子形成的金属铬络合物品种比较单一，适用范围小钛酸酯偶联剂单烷氧基型适用于多种树脂基复合

3、材料体系，适合于不含游离水、只含化学键合水或物理水的填充体系单烷氧基焦磷酸酯型适用于树脂基多种复合材料体系，适合于含湿量高的填料体系；螯合型适用于树脂基多种复合材料体系，由于它们具有非常好的水解稳定性，特别适用于含水聚合物体系；配位体型适用于多种树脂基或橡胶基复合材料体系铝酸化合物偶联剂含铝酸的低分子量的无机聚合物适用于多种热固性树脂，也适用于多种热塑性树脂。硅烷偶联剂在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物三、偶联剂的分类按偶联剂的化学结构及组成分为有机铬络合物、钛酸酯类、铝酸化合物和硅烷类四大类。一、硅烷偶联剂定义与结构硅烷偶联剂定义硅烷偶联剂又名

4、硅烷处理剂、底涂剂，是一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物,可以和有机与无机材料发生化学键合(偶联)，增加两种材料的粘接性。硅烷偶联剂结构结构通式为YnSiX（4-n）；1.通式中n为0～3的整数；2.X为可水基团，遇水溶液、空气中的水分或无机物表面吸附的水分均可引起分解，与无机物表面有较好的反应性。典型的X基团有烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等；最常用的则是甲氧基和乙氧基;3.Y为非水解的、可与高分子聚合物结合的有机官能团。如乙烯基、乙氧基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基等，与各种合成树脂、橡胶有较强的亲和力或反应能力。硅烷偶联剂常用的代表性

5、硅烷偶联剂偶联剂名称相对分子质量相对密度(25℃)折射率(25℃)闪点/℃沸点/℃(101.324×103Pa)乙烯基三氯硅烷161.51.261.4322119乙烯基三乙氧基硅烷190.30.931.39554161乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷280.41.041.42866285γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷236.11.071.427135290γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷248.11.041.429138255N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧基硅烷222.11.031.445140259N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基-三甲氧基硅烷2

6、06.10.981.445140234γ-氯丙基-三甲氧基硅烷198.51.081.41878192γ-巯丙基-三甲氧基硅烷196.11.061.439102212γ-氨丙基-三甲氧基硅烷221.00.941.419104217二、硅烷偶联剂的作用机理化学键理论（最古老却又是迄今为止被认为是比较成功的一种理论）②Si—OH之间脱水缩合，生成含Si—OH的低聚硅氧烷；①与硅原子相连的Si—X基水解，生成Si—OH；③低聚硅氧烷中的Si—OH与基材表面的—OH形成氢键；④加热固化过程中，伴随脱水反应而与基材形成共价键连接。一般认为，界面上硅烷偶联剂水解生成的3个硅羟

7、基中只有1个与基材表面键合；剩下的2个Si—OH，或与其他硅烷中的Si—OH缩合，或呈游离状态。以氨丙基三乙氧基硅烷为例，当用它首先处理无机填料时（如玻璃纤维等），硅烷首先水解变成硅醇，接着硅醇基与无机填料表面发生脱水反应，进行化学键连接，反应过程如下：硅烷中的X基团水解——水解后羟基与无机填料反应——经偶联剂处理的无机料填进行填充制备复合材料时，偶联剂中的Y基团将与有机高聚物相互作用，最终搭起无机填料与有机物之间的桥梁。表面浸润理论理论认为硅烷偶联剂提高了玻璃纤维或其他无机材料的表面张力，甚至使其大于树脂基体的表面张力，从而有利于树脂在无机物表面的浸润与展开，

8、改善了树脂对无机增强材料