Ο παράγοντας σύζευξης σιλανίου είναι ένας τύπος οργανικής ένωσης πυριτίου που περιέχει δύο διαφορετικές χημικές λειτουργικές ομάδες στο μόριό της. Δρα στη διεπαφή μεταξύ ανόργανων υλικών (όπως γυαλί, μέταλλο ή ορυκτό) και οργανικών υλικών (όπως οργανικά πολυμερή, επιστρώσεις ή κόλλες), συνδέοντας ή συνδέοντας δύο εντελώς διαφορετικά υλικά. Ενισχύει τη συγγένεια μεταξύ οργανικών και ανόργανων ενώσεων και μπορεί να ενισχύσει και να βελτιώσει τις φυσικές και χημικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών, όπως αντοχή, σκληρότητα, ηλεκτρικές ιδιότητες, αντοχή στο νερό και αντοχή στη διάβρωση.
Χαρακτηριστικά απόδοσης και πλεονεκτήματα
Όταν χρησιμοποιούνται οργανικά πολυμερή με ίνες γυαλιού ή ενισχυμένα με ορυκτά, η διεπιφανειακή φάση μεταξύ του πολυμερούς και των ανόργανων υλικών περιλαμβάνει πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ πολλών φυσικών και χημικών παραγόντων. Αυτοί οι παράγοντες σχετίζονται με την προκύπτουσα δύναμη, τη φυσική δύναμη, τον συντελεστή διαστολής, την κλίση συγκέντρωσης και τη διατήρηση της απόδοσης του προϊόντος. Η σημαντική καταστροφική δύναμη που επηρεάζει την αρμονία είναι η μετανάστευση του νερού στην ανόργανη ενισχυμένη υδρόφιλη επιφάνεια. Η υγρασία διαβρώνει τη διεπαφή και καταστρέφει την πρόσφυση.
Παράγοντας σύζευξης σιλανίου δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο ως ελαστικός παράγοντας γεφύρωσης μεταξύ των υποστρωμάτων, δηλαδή, για τη βελτίωση της πρόσφυσης μεταξύ δύο υλικών με διαφορετικές χημικές ιδιότητες, έτσι ώστε να βελτιωθούν οι μηχανικές, ηλεκτρική μόνωση, αντι-, υδρόφοβες και άλλες ολοκληρωμένες ιδιότητες των προϊόντων. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως τροποποιητής επιφάνειας για υλικά, προσδίδοντάς τους ιδιότητες αδιάβροχες, αντι-αντιστατικές, κατά της μούχλας, κατά της οσμής, κατά της πήξης και φυσιολογικής αδράνειας. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως παράγοντας σκλήρυνσης σταυροειδών δεσμών για συστήματα πολυμερών χωρίς σταυροδεσμούς για την επίτευξη σκλήρυνσης σε θερμοκρασία δωματίου και πίεση. Στα σύνθετα υλικά, η επιλογή του κατάλληλου πυριτίου μπορεί να αυξήσει την αντοχή σε κάμψη του σύνθετου υλικού κατά περισσότερο από 40%. Οι παράγοντες σύζευξης σιλανίου ενισχύουν επίσης την αντοχή συγκόλλησης μεταξύ επικαλύψεων και συγκολλητικών, ενώ αυξάνουν την αντοχή στην υγρασία και άλλες σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες.
Άλλα πλεονεκτήματα που μπορούν να παρέχουν οι παράγοντες σύζευξης σιλανίου περιλαμβάνουν:
1. Καλύτερη διαβροχή ανόργανων υλικών
2. Ένωση με χαμηλότερο ιξώδες
3. Πιο λεία επιφάνεια σύνθετων υλικών
4. Μειώστε την ανασταλτική επίδραση των ανόργανων υλικών στους θερμοσκληρυνόμενους σύνθετους καταλύτες
5. Πιο καθαρό και πιο διαφανές ενισχυμένο πλαστικό
Αρχές επιλογής παραγόντων σύζευξης σιλανίου
Η αντιστοίχιση των οργανικών λειτουργικών ομάδων στα άτομα πυριτίου με τον τύπο του πολυμερούς ρητίνης που πρόκειται να συνδεθεί μπορεί να καθοδηγήσει τη χρήση του παράγοντα σύζευξης σιλανίου που θα χρησιμοποιηθεί σε συγκεκριμένες εφαρμογές. Οι οργανικές ομάδες στο σιλάνιο μπορεί να είναι δραστικές οργανικές ομάδες (όπως οργανικές λειτουργικές ομάδες) ή μη δραστικές οργανικές ομάδες. Αυτές οι λειτουργικές ομάδες μπορεί να είναι υδρόφοβες ή υδρόφιλες ή να διαθέτουν διάφορες ιδιότητες θερμικής σταθερότητας. Λόγω των διαφορετικών οργανικών δομών, οι παράμετροι διαλυτότητας των λειτουργικών ομάδων ποικίλλουν. Σε κάποιο βαθμό, αυτό θα επηρεάσει την αλληλοδιείσδυση μεταξύ του συστήματος πολυμερούς και του συστήματος σιλοξάνης που χρησιμοποιείται για την επιφανειακή επεξεργασία. Ο Πίνακας 1 παραθέτει μερικά κοινά χαρακτηριστικά των οργανικών υποκαταστατών που χρησιμοποιούνται για άτομα πυριτίου. Η επιλογή του σιλανίου θα πρέπει να περιλαμβάνει αντίστοιχη χημική αντιδραστικότητα, διαλυτότητα, δομικά χαρακτηριστικά, ακόμη και τη θερμική σταθερότητα του οργανοσιλανίου με τις ίδιες παραμέτρους στη δομή του πολυμερούς.
Χρήση παράγοντα σύζευξης Silane
1. Μέθοδος επιφανειακής επεξεργασίας
Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί παράγοντες σύζευξης σιλανίου για τη σύνδεση ανόργανων και πολυμερών διεπαφών μεταξύ τους για την επίτευξη βέλτιστων τιμών διαβροχής και ικανότητας διασποράς. Η μέθοδος επιφανειακής επεξεργασίας απαιτεί ο παράγοντας σύζευξης σιλανίου να οξινιστεί σε αραιό διάλυμα για να διευκολυνθεί επαρκής επαφή με την κατεργασμένη επιφάνεια. Οι διαλύτες που χρησιμοποιούνται είναι ως επί το πλείστον νερό, αλκοόλη ή μείγμα νερού και αλκοόλης και προτιμάται το νερό χωρίς ιόντα και η φθηνή μη τοξική αιθανόλη και η ισοπροπανόλη. Εκτός από το αμινοαλκυλοσιλάνιο, τα διαλύματα που παρασκευάζονται από άλλα σιλάνια απαιτούν την προσθήκη οξικού οξέος ως καταλύτη υδρόλυσης και τη ρύθμιση του pH στο 3,5-5,5. Το αλκύλιο μακράς αλυσίδας και το φαινυλοσιλάνιο δεν είναι κατάλληλα για χρήση ως υδατικά διαλύματα λόγω της κακής σταθερότητάς τους. Κατά τη διαδικασία υδρόλυσης των χλωροσιλανίων και των ακετοξυσιλανίων, θα προκύψουν σοβαρές αντιδράσεις συμπύκνωσης. Επίσης δεν είναι κατάλληλο για την παρασκευή υδατικού διαλύματος ή υδατικού διαλύματος αλκοόλης. Για παράγοντα σύζευξης πυριτίου με κακή υδατοδιαλυτότητα, μπορεί να προστεθεί πρώτα μη ιονικό επιφανειοδραστικό με κλάσμα μάζας 0,1% -0,2% και στη συνέχεια μπορεί να προστεθεί νερό για την επεξεργασία του σε υδατική λοσιόν για χρήση. Προκειμένου να βελτιωθούν τα οικονομικά οφέλη της σταθερότητας της υδρόλυσης του προϊόντος, μπορεί επίσης να προστεθεί μια ορισμένη αναλογία μη ανθρακούχου λειτουργικού σιλανίου στον παράγοντα σύζευξης σιλανίου. Όταν έχουμε να κάνουμε με υλικά που είναι δύσκολο να κολληθούν, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συνδυασμό μικτά μέσα σύζευξης σιλανίου ή σιλοξάνες που λειτουργούν με άνθρακα. Αφού παρασκευαστεί το διάλυμα θεραπείας, μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία με εμβάπτιση, ψεκασμό ή βούρτσισμα. Σε γενικές γραμμές, τα υλικά μπλοκ, τα κοκκώδη υλικά και οι ίνες γυαλιού συχνά επεξεργάζονται με τη μέθοδο εμποτισμού. Τα υλικά σε σκόνη επεξεργάζονται κυρίως με τη μέθοδο ψεκασμού: εάν η επιφάνεια του υποστρώματος χρειάζεται συνολική επίστρωση, χρησιμοποιείται η μέθοδος επίστρωσης με βούρτσα.
Οι περιοχές εφαρμογής των παραγόντων σύζευξης σιλανίου περιλαμβάνουν επιστρώσεις και μελάνια. Η χρήση επιστρώσεων με βάση τη σιλικόνη έχει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:
1. Αντοχή στη διάβρωση
2. Βελτιώστε την πρόσφυση
3. Βελτιώστε τις ρεολογικές ιδιότητες
4. Βελτιώστε τη δυνατότητα διασποράς των βαφών και των πληρωτικών
5. Ανθεκτικό στην υπεριώδη ακτινοβολία
6. Αδιάβροχο και ανθεκτικό στα χημικά
Οι επικαλύψεις από συνθετικό καουτσούκ και ρητίνη συχνά αντιμετωπίζουν προβλήματα πρόσφυσης σε υδρόφιλες πυριτικές και μεταλλικές επιφάνειες, ειδικά σε περιβάλλοντα υψηλής παλίρροιας, νερού ή αλατιού. Το προστατευτικό αποτέλεσμα της επίστρωσης βασίζεται στον προαγωγέα πρόσφυσης στην επιφάνεια του υποστρώματος. Είτε χρησιμοποιούνται ως πρόσθετο επίστρωσης είτε ως αστάρι, οι παράγοντες σύζευξης σιλανίου μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση της επίστρωσης.