一、硅烷偶聯(lián)劑在樹脂基復(fù)合材料上的應(yīng)用
1947年美國約翰霍普金斯大學(xué)的Ralph K.Witt等人通過研究發(fā)現(xiàn)烯丙基三甲氧基硅烷處理對玻璃纖維對不飽和聚酯復(fù)合材料具有極好的增強(qiáng)效果,從而開創(chuàng)了硅烷偶聯(lián)劑實(shí)際應(yīng)用的歷史,可以說樹脂復(fù)合材料是硅烷偶聯(lián)劑的最早和最基本的應(yīng)用領(lǐng)域。
使用玻璃纖維或礦物增強(qiáng)有機(jī)聚合物時(shí),聚合物和無機(jī)材料之間的界面結(jié)合對于樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐久性至關(guān)重要,而其中非常重要的一個(gè)因素就是水分侵蝕界面,破壞了粘接。
硅烷偶聯(lián)劑能在無機(jī)和有機(jī)材料的界面可以形成耐水鍵結(jié),不但增強(qiáng)了結(jié)合強(qiáng)度,更重要的是它能防止了在復(fù)合材料老化和使用過程中在界面上的鍵結(jié)解體。在復(fù)合材料中,選擇合適的硅烷可以使復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度提高40%以上,還能顯著增強(qiáng)了對濕度和其他惡性環(huán)境條件的抵抗力。
選擇不同的硅烷偶聯(lián)劑對產(chǎn)品的性能的影響巨大,舉例如下:
不同Y有機(jī)官能團(tuán)硅烷對于UP玻璃鋼彎曲強(qiáng)度的影響
硅烷類型 |
干態(tài),MPa |
濕態(tài),MPa |
保留率 |
空白對照組 |
220 |
83 |
38% |
乙基硅烷 |
157 |
107 |
68% |
乙烯基硅烷 |
249 |
220 |
88% |
甲基丙烯酰氧基硅烷 |
314 |
285 |
91% |
由上表可見;
一、 Y有機(jī)官基團(tuán)能和樹脂很好匹配的硅烷偶聯(lián)劑對于制品的性能提升作用明顯,而若選擇不當(dāng)則可能對制品性能有負(fù)面影響;
二、即使是非反應(yīng)性的乙基硅烷對于提高制品的耐水性也是有幫助的。
二、硅烷偶聯(lián)劑在人造石英石上的應(yīng)用
人造石英石是由90%以上的天然石英砂和10%左右的色料、不飽和樹脂、固化劑、硅烷偶聯(lián)劑等添加劑組成,經(jīng)過負(fù)壓真空、高頻振動(dòng)成型、加溫或室溫固化而成的板材。而硅烷偶聯(lián)劑SCA-R74M(3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷)作為偶聯(lián)劑對于提高板材的強(qiáng)度、硅砂和樹脂的粘接起到至關(guān)重要的作用。
通常硅烷偶聯(lián)劑按千分之幾的比例添加到不飽和樹脂中,攪拌均勻后再將硅砂和其它組份加入。由于硅烷偶聯(lián)劑SCA-R74M(3-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷)會(huì)與樹脂中和空氣中的水分反應(yīng)而失效,因此添加了硅烷偶聯(lián)劑的不飽和樹脂要在當(dāng)天用完,隔夜使用可能就要再次添加。同時(shí),冬天和夏天由于環(huán)境溫度相差較大,配方也要適時(shí)調(diào)整,特別是對常溫固化的配方更是如此。