偶联剂也称表面处理剂,是一种能通过化学和(或)物理作用将两种性质差异很大的、原来不易结合的材料较牢固地结合起来的物质,主要用于无机增强材料或填料(极性物)与非极性的聚合物之间。偶联剂不仅可使填料和聚合物紧密相连而达到良好的机械强度,而且填料经过偶联剂处理后,聚集的颗粒直径大多明显减小,可提高填料在聚合物中的分散性,使填料聚合物体系的流动性得以改善。这些因素都有利于改进制品的力学性能、表观质量和加工性能。
偶联剂大致可分为硅烷系、钛酸酯系、铝酸酯系、锆酸酯系、铬络合物系及其他高级脂肪酸、醇、酯等几类,但应用广泛的主要是前两种。硅烷系偶联剂的功用是改变不同相的界面。在聚合物填充共混改性中,偶联反应可形成一个从有机相通过硅烷偶联剂到无机相的化学共价键,导致有机组分和无机组分之间的良好粘合以及在不良条件下键合的稳定佳。钛酸酯偶联剂可与无机界面上的自由质子反应,在无机界面上形成有机单分子层,使两种不同物质界面之间形成分子桥。经钛酸酯处理的无机化合物一般都具有疏水性和亲有机物性,能起到有机官能团的作用,因而填料的分散性增强,易与聚合物或有机相结合。
选用偶联剂的基本原则是,酸性填料应使用含碱性官能团的偶联剂,而碱性填料应该使用含酸性官能团的偶联剂。另外,还要根据有机金属种类、基料组分的特定化学结构以及所要求的最终性能等作出决定。
硅烷类偶联剂主要品种与特性有哪些?
1.甲基三甲氧基硅烷
性质 淡黄色透明液体。相对分子量136.3,相对密度(25℃)0.950,粘度(25℃)0.50mPa·s,折射率(25℃)1.369,闪点0℃,沸点101℃。溶于水。
用法及应用特点 本品可作为无机填料或颜料的表面处理剂,改善与涂料、粘合剂、密封剂的基本和树脂的亲合力、润湿性。
2.甲基三乙氧基硅烷
性质 淡黄色透明液体。相对分子质量178.3,相对密度(25℃)0.890,折射率(25℃)1.382,闪点29℃,沸点143℃。溶于水。
用法及应用特点 本品可作为无机填料或颜料的表面处理剂,改善与涂料、粘合剂、密封剂的基体和树脂的亲合力、润湿性。
3.三-[3-(三甲氧基硅烷基)丙基]
性质 琥珀色透明液体。相对密度(25℃)1.030,粘度(25℃)≈95mPa·s,闪点127℃,沸点>150℃。溶于水。
用法及应用特点 本品可作为无机填料或颜料的表面处理剂,改善与涂料、粘合剂、密封剂的纂体和树脂的亲合力、润湿佳。
4. 辛基三乙氨基硅烷
性质 白色不透明液体。相对分子质量276.5,粘度(25℃)0.0021,相对密度0.876,沸点98℃(1.1324.72Pa),闪点41℃(Tag密封环)。可溶于醇、芳香族和脂肪族碳氢化合物。
用法及应用特点 本品可作为TiO2无机填料或颜料的表面处理剂,改善与涂料、粘合剂、密封剂的基体和树脂的亲合力、润湿性。
5. 乙烯基三(甲氧乙氧基) 硅烷
性质 具有酯香的无色(纯)或淡黄色液体,在空气中遇水汽缓慢水解,生成相应硅醇。相对分子质量280.4,相对密度1.035,沸点285℃(101324.72Pa),折射率1.427,闪点64℃(Tag密封环)。可溶于甲醇、乙醇、异丙醇、甲苯丙酮等有机溶剂。可调制成pH值为4.5的透明水溶液,水溶性达到5%。
用法及应用特点 本品为含乙烯基的硅烷类偶联剂、适用于不饱和聚酯、环氧树脂、邻笨二甲酸二烯丙酯树脂和过氧化物交联的乙丙橡胶等。可以提高制品的力争性能、电性能和耐水性。本品用于处理聚氯乙烯和交联聚乙烯的填充剂,可以改善两者的亲合性,还可用于复合玻璃中间层处理、飞机挡风玻璃、电子元件、无机含硅涂料的表面处理以及用作粘合剂,特种涂料等。
6. 乙烯基甲基二甲氧基硅烷
性质 透明液体。相对密度(25℃)0.888,闪点7.8℃,沸点106℃。溶于水。
用法及应用特点 本品适用于聚烯烃等塑料,还适用于聚酯等树脂。
7. 乙烯基三乙氧基硅烷
性质 相对分子质量190.4,相对密度0.89,粘度0.00078Pa·s(25℃),折射率l.397,闪点54℃(Tag密封杯)。溶于醇类、酮类和酯类溶剂及pH=3.0~3.5的水中。
用法及应用特点 本品为乙烯基的硅烷偶联剂,适用于不饱和聚酯、丙烯酸树脂、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等树脂。本品还可作为交联剂应用于硅烷交联聚乙烯电缆和管材。
8. 乙烯基三甲氧基硅烷
性质 无色或淡黄色液体。相对分子质量148.2,相对密度0.968(25℃),折射率1.3098(25℃),沸点122℃(101324.72Pa),闪点28℃(Tag密封杯)。可溶于水(水解)、醇、丙酮、甲苯、苯、乙醚、四氯化碳。
用法及应用特点 本品经过氧化物的引发可接枝到聚合物主链从而改性聚乙烯和其他聚合物,令聚合物的侧链带有三甲氧基硅酯基,作为温水交联的活性点。
9. 乙烯基三乙酰氧基硅烷
性质 相对分子质量232,相对密度1.17,沸点,223℃(101324.72Pa),折射率1.420。
用法及应用特点 本品为含乙烯基硅烷偶联剂,用量少,偶联效果高,经其处理的玻璃纤维适用于聚酯层压塑料,层压制品的压缩强度和弯曲强度良好。调制本品的溶液时,最好是一边搅拌一边向水或乙醇中加入本品,不必加催化剂。
1O.乙烯基三氯硅烷
性质 无色透明液体,有时呈淡黄色。相对分子质量162,相对密度1.2650,沸点91℃(101324.72Pa),折射率1.432。水解剧烈,为了降低水解速度。调制水溶液时可使用水与丙酮或甲苯的混合溶剂,也可醇解,溶于有机溶剂。
用法及应用特点 本品为含氯和乙烯基的硅烷偶联剂,适用于玻璃纤维的表面处理,可改善纤维与聚酯、环氧树脂、丙烯酸树脂等的粘合性。本品还可用于含氯树脂(如PVC树脂)的改性。用本品作原料可合成乙烯基系列硅烷偶联剂。
11. γ-氯代丙基三甲氧基硅烷
性质 相对分子质量198,相对密度1.08,沸点192~196℃(101324.72Pa),折射率1.418。溶于许多有机溶剂,在pH为4.0~4.5 的水溶液中经搅拌可完全水解。
用法及应用特点 本品为含氯硅烷偶联剂用于处理玻璃纤维可改善其润湿性以及肖聚合物的粘合性。特别适用于环氧树脂-玻璃纤维、聚苯乙烯-玻璃纤维层压品,改善制品的弯曲强度和干湿状态的拉伸强度。本品还可用于聚氨酯粘合剂。
12. γ-氯代丙基三乙氧基硅
性质 相对分子质量240.80。溶于许多有机溶剂,在pH为4.0~4.5的水溶液中经搅拌可完全水解。
用法及应用特点 本品适用于环氧树脂、聚酯、聚氨酯等聚合物体系复合材料。
13. γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷
性质 相对分子质量248.04,相对密度1.045 ,沸点255℃(101324.72Pa),折射率1.429,闪点108℃(Tag密封杯)。可溶于甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲苯、二甲苯,水溶液在pH值为4.O 时经搅拌可全部水解。
用法及应用特点 本品为一应用广泛的硅烷类偶联剂,适用于不饱和聚酯、环氧树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS树脂、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物,可显著改善润湿状态时的力学性能和电性能。当本品加入树脂时, 其添加量为0.1%~0.5%,具体用量取决于树脂类型;当用于预处理填料时,添加量为0.1%~0.5%,具体用量取决于填料类型。
14. 氯化(甲基丙烯酸二甲氨基乙酯基)丙基三甲氧基硅烷
性质 浅黄色黏稠液体,相对密度1.054,折射率1.457~1.459,硅含量3.56%。
用法及应用特点 本品适用于聚烯烃、聚酯等热塑性树脂及热固性树脂与玻璃纤维复合材料。
15. γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷
性质 淡黄色液体。相对分予质量236.4,相对密度1.069,沸点290℃(101324.72Pa),折射率1.427,闪点110℃(Tag密封杯)。可溶于水(水解)、醇、丙酮和大多数脂肪族酯类(质量分数<5%)。
用法及应用特点 本品为含环氧基的硅烷偶联剂,适用于不饱和聚酯、环氧树脂、密胺树脂、酚醛树脂等热固性树脂,也适用于聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、ABS树脂、聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物等热塑性树脂,可大幅度提高增强塑料的力学性能和耐水性。本品还可改善密封料和涂料的粘合性,提高填充白炭黑的硫黄硫化丁苯橡胶、三元乙丙橡胶的力学性能。
16.β-(3,4-环氧乙基)乙基三甲氧基硅烷
性质 相对分子质量246,相对密度1.05,沸点310℃(101324.72Pa),折射率1.449.溶于许多有机溶剂,调制水溶液时使用水和乙醇的混合溶剂。
用法及应用特点 本品为含环氧基的硅烷偶联剂,适用于环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂、密胺树脂等热固性塑料,也适用于聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、ABS树脂、聚碳酸酯、聚酰胺、苯乙烯-丙烯腈共聚物等热塑性树脂。本品配合于聚氨酯,密封料中可改善与玻璃纤维的粘合性。
17.γ-疏基丙基三乙基硅烷
性质 无色或浅黄色透明液体。含量90%,相对分子质量238,相对密度1.057,沸点210℃(101324.72Pa),折射率1.4148,闪点88℃(Tag密封杯)。溶于甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯,在pH值为5的水溶液中经搅拌可完全水解。
用法及应用特点 本品为含疏基硅烷偶联剂,适用于环氧树脂、聚苯乙烯等树脂,在二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶等硫磺硫化橡胶的填充体系中也具有良好的偶联效果,可显著提高制品的力学性能。
18. γ-巯基丙基三乙氧基硅烷
性质 无色或浅黄色透明液体。含量90%,相对分子质量238,相对密度1.057,
沸点212℃(10132424.72Pa),折射率1.4148,闪点88℃(Tag密封杯)。溶于甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯,在pH值为5的水溶液中经搅拌可完全水解。
用法及应用特点 本品为含巯基硅烷偶联剂,适用于环氧树脂、聚苯乙烯等树脂,在二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶等硫黄硫化橡胶的填充体系中也具有良好的偶联效果,可显著提高制品的力学性能。
19. N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷
性质 线黄色透明液体。相对分子质量222.4,相对密度1.030,粘度0.006Pa·s(25℃),沸点259℃(101324.72Pa),折射率1.448,闪点280℃(Pensky-Martens密封杯)。溶于苯、乙醚,和丙酮、四氯化碳、水反应。
用法及应用特点 本品为含氨基的硅烷偶联剂,适用于酚醛树脂、密胺树酯、环氧树脂和聚丙烯等。可改善树脂的润湿性,提高制品的透明性,润湿状态的力学性能及电性能,降低层压晶的吸水型,改良耐污染性。
20. N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷
性质 相对密度0.97,折射率1.445,溶于水。
用法及应用特点 本品为含氨基硅烷偶联剂,适用于环氧树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、密胺树脂等热固性树脂、经其处理过的玻璃纤维不发硬。本品与水溶性酚醛树脂的溶液有良好的稳定性。
21. γ-氨丙基三乙氧基硅烷
性质 相对分子质量221.3,相对密度0.946,沸点2l7℃(101324.72Pa),折射率1.420(25℃),闪点96℃(Pensky-Martens密封杯)。可立即完全溶于水、醇芳香族和脂肪族碳氢化合物,但丙酮不宜作稀释剂。
用法及应用特点 本品为一应用户泛的含氨基硅烷偶联剂,适用于聚氯乙烯、环氧树脂、密胺树脂、酚醛树脂、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、尼龙、聚甲基丙烯酸甲酯、聚砜等许多热塑性树脂和热固性树脂,在聚氯乙烯中尤其效果。
22. γ-氨丙基三甲氧基硅烷
性质 淡黄色透明液体。相对分子质量179.3,粘度(25℃)1.68mPa·s,相对密度(25/25℃)1.014,闪点82℃,沸点210℃。溶于水。
用法及应用特点 本品适用于丙烯酸酯树脂、环氧树脂、呋喃树脂、三聚氰胺、聚酰胺、聚乙烯基丁醛、脲基甲醛、聚氨酯等塑料,还适用于纤维素、硝基纤维素、酚醛树脂、聚酯、乙烯基树脂等树脂。
23. 二(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺
性质 透明液体。相对分子质量341.5,相对密度(25/25℃) 1.040,闪点113℃,沸点152℃。溶于水。
用法及应用特点 本品适用于环氧树脂、呋喃树脂、三聚氰胺、酚醛树脂、脲基甲醛、聚氨醋等塑料,还适用于丙烯酸树脂、聚酰胺、聚烯烃、聚乙烯基丁醛、有机硅等树脂。
24. γ-脲基丙基三乙氧基硅烷
性质 相对分子质量264,相对密度0.91,折射率1.386,溶于水。
用法及应用特点 本品为含酰胺基的硅烷偶联剂,适用于环氧树脂、密胺树脂、酚醛树脂等热固性塑料,可提高复合材料的强度蒡本品还适用于聚氯乙烯等热塑性塑料。
25. γ-脲基丙基三甲氧基硅烷
性质 淡黄色透明液体。相对分子质量220,相对密度(25℃)1.150,折射率(25℃) l.386,闪点99℃,沸点217℃。溶于水。
用法及应用特点 本品为含酰胺基的硅烷偶联剂,适用于环氧树脂、密胺树脂、酚醛树脂、脲基甲醛、聚乙烯基丁醛等热固性塑料,可提高复合材料的强度。本品还适用于聚氯乙烯等热塑性塑料。
26. γ-甲脒基硫代丙基三羟基硅烷
性质50%水溶液呈无色或淡黄色。相对密度1.190,粘度0,010~0.020Pa·s,pH值为6。
用法及应用特点 本品可作为玻璃纤维增强聚苯乙烯、聚丙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物等树脂的偶联剂。用本品处理过的玻璃短纤维干混到树脂中,可以提高注塑成型品的弯曲强度和拉伸强度。本品在环氧树脂-玻璃纤维层压塑料、酚醛树脂-玻璃纤维层压塑料、酚醛树脂。玻璃微球复合塑料中都具有良好的偶联效果。
27. γ-异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷
性质 透明液体。相对分子质量247,粘度(25℃)1.5mPa·s,相对密度(25/25℃)0.999,折射率(25℃)1.420,闪点,77℃,沸点238℃。溶于水。
用法及应用特点 本品适用于聚酰胺、脲基甲醛、聚氨酯等塑料,还适用于丙烯酸酯树脂、纤维素、三聚氰胺等树脂。
28. N’-乙烯基苄基-N-三甲氧基硅烷基丙基乙二胺盐
性质 相对密度0.933,粘度0.0007~0.0010Pa·S,折射率1.414,可溶于醇,50%的甲醇溶液在水中可以乳化。
用法及应用特点 本品为阳离子型硅烷偶联剂,特别适用于热塑性树脂与玻璃纤维或金属的复合材料,可改善它们之间的粘合性。本品也可用于其他填充剂的表面处理,处理后放置一年活性不减。
29.硅烷偶联剂PC
性质 本品是100%有效的低粘度液体。
用法及应用特点 本品可提高拉伸强度、弯曲强度和冲击强度,改善热变形温度、长期老化性能、耐热性能和防湿性,较高挤出产率、较低注射成型压力、较宽加工宽容度、良好填料分散性,容易使用,可直接液体计量、预处理无机填料或共混加入,安全,没有高酸性残留物残留在设备上,生产过程中没有氯副产品释放出来、可使用低成本树脂,比丙烯酸接枝聚丙烯更符合经济效益。本品能显著提高填充玻璃纤维、云母、滑石粉、高岭土、硅灰石等的聚烯烃的物理性能,特别适用于填充玻璃纤维、云母或玻璃纤缈云母混合物的聚丙烯和云母增强HDPE。
30. 苯胺丙基三乙氧基硅烷
性质 草黄色-琥珀色透明液体。相对密度1.070(25℃),沸点310℃(101324.72Pa)闪点146℃(Pensky-Martens密封杯)。氯含量0~ 10μL/L,溶于醇、酮、醚、酯、烃等大部分溶剂中,不溶于水。
用法及应用特点 本品作为偶联剂可用于聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸酯,能提高玻璃纤维布-酚醛树脂复合材料的高温老化性能。本品还可作为粘合剂、密封剂、涂料、玻璃纤维的浸润剂和表面处理剂。
31. 苯胺甲基三甲氧基硅烷
性质 淡黄色油状液体。相对密度1.0210(25℃),沸点132℃(533.288Pa),折射率(25℃)1.4857。氯含量0~10μL/L。溶于醇、酮、醚、酯、烃等大部分溶剂中,不溶于水。
用法及应用特点 本品可作为玻璃纤维增强塑料的偶联剂,酚醛树脂、环氧树脂聚氨酯及室温硫化硅橡胶的增强剂。
32. 苯胺甲基三乙氧基硅烷
性质 淡黄色油状液体。含量>95%,沸点135~150℃/mmHg,相对密度1.0210,折射率1.4840~1.4870,能溶于醇、酮、酯、烃等大部分有机溶剂,不溶于水。
用法及应用特点 本品用于RTV硅橡胶与其他材料的粘合,以及用作酚醛、环氧、尼龙、三聚氰胺树脂的粘合剂,也作含无机填料树脂的增强剂。
33. 顺丁烯二酰亚胺基丙基三乙氧基硅烷
性质 浅黄色黏稠液体。相对密度1.062,折射率1.45,闪点98℃。溶于乙醇、乙醚等有机溶剂和水。
用法及应用特点 本品用作聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、聚丙烯、聚氯乙烯等聚合物体系复合材料的偶联剂。
钛酸酯类偶联剂主要品种与特性有哪些?