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Herman

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专业: 高分子合成化学

[交流] 硅烷的选择及典型用途

一、如何选择硅烷

所有硅烷偶联剂硅原子上的三个烷氧基和无机材料都具有同等良好的结合性能。多种有机官能烷氧基硅烷都是可以获得的。硅原子上的有机官能团需要和要结合的树脂聚合物类型进行匹配。可以据此来指导在特定应用中使用哪种硅烷偶联剂。在硅烷上的有机基团可以使活性的也可以是非活性的，这些基团可以是疏水的，也可以是亲水的，或者是具有多种热稳定特性等。因为有机结构不同，基团的溶解度参数各异，一定程度上，这将影响聚合物体系和用于表面处理的硅氧烷体系之间的相互参透。以下列出了常见的用于硅原子有机取代基的一些特征。
综上所述硅烷的选择应考虑到这些因素:匹配化学反应性、溶解性、结构特征、聚合物结构中具有相同参数的有机硅烷的热稳定性。
                        硅烷上不同取代基特性
                        有机硅烷 R-Si(OR1)3
                     R                R的性质
                     Me          疏水性、亲油性
                     Ph       疏水性、亲油性、热稳定性
                     i-BU          疏水性、亲油性
                     辛基          疏水性、亲油性
               NH2CH2CH2CH2-    疏水性、有机反应性
                     环氧          疏水性、有机反应性
               甲基丙烯酰氧基    疏水性、有机反应性

二、硅烷典型用途

1、偶联剂：通过硅烷的分子桥作用将高分子聚合物（各种树脂、橡胶、塑料）与无机材料（填料、纤维）偶联起来，从而提高复合材料力学强度和电气性能。这方面用途包括玻璃钢（玻璃纤维增强各种树脂）、塑料改性（PA、PP等工程塑料的填充、加纤、阻燃等）、橡胶改性（填充、加纤、阻燃等）、低烟无卤阻燃电缆材料、树脂砂铸造、摩擦材料等。

2、附着力促进剂：通过硅烷偶联剂的分子桥作用提高树脂涂层对基材（无机材料、极性树脂）的附着力、耐水性、耐腐蚀性、耐水煮，这在涂料、油墨、胶黏剂、密封胶等行业又广泛的应用。

3、表面处理剂和分散剂：通过硅烷偶联剂的表面处理，是无机矿物粉体、玻璃纤维、晶须、颜料表面又亲水憎油变成亲油憎水，提高其在有机高分子聚合物中的分散、相容性和润湿性，改善加工填料的流变性，并使无机填料表面具有一定的反应性（需要与合适的聚合物反应）。这一特性使硅烷偶联剂成为一种主流的高校无机矿物粉体、玻纤及晶须和无机颜料的表面处理剂。

4、交联剂（固化剂）：有机官能烷氧基硅烷可以和有机聚合物反应，将三烷氧基硅烷基团结合到聚合物主链上；然后可以和水汽反应，交联硅烷，并形成稳定的三维体形结构。这种机理可以用于交联塑料（特别是聚乙烯）和其他有机树脂（如丙烯酸树脂和聚氨酯橡胶），来赋予油漆涂料和粘合剂以耐久防水和耐高温性能。这方面的典型用途有乙烯基硅烷用于硅烷交联剂聚乙烯树脂的生产、氨基硅烷作为环氧树脂改性硅树脂的固化剂、聚氨酯密封胶中可作为除湿剂。

5、憎水剂（疏水剂、防水剂、建筑防护剂）：硅原子上带有疏水的有机基团的硅烷（辛基三乙氧基硅烷）可以赋予无机表面优异的疏水性能，它能在基材表面和内部形成一层致密的憎水层，抑制水分渗透，从而有效的防止渗水、日照、酸雨和海水对基材的侵蚀，延长建筑的使用寿命。

6、金属表面处理剂（替代磷化、钝化工艺）硅烷可以在金属表面形成致密的保护膜，隔绝空气和水分，提高金属的防腐性能；同时，经硅烷表面处理的金属可提高与涂料的附着力。更重要的是硅烷技术可实现涂装工艺无磷，不含镍、锰、铬等重金属，没有亚硝酸盐致癌物，同时还降低耗能。

7、聚合单体：硅烷偶联剂海可以作为共聚反应的单体，参与聚合反应，从而制备有机硅改性树脂，如乙烯基硅烷与丙烯酸单体、苯乙烯单体进行共聚反应制备硅烷改性丙烯酸树脂。

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