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硅烷偶聯(lián)劑在兩種不同性質(zhì)材料之間的界面作用機理
編輯:龍凱化工  來(lái)源:www.drug-int.com  發(fā)表時(shí)間:2023-2-26

  硅烷偶聯(lián)劑是一類(lèi)具有特殊結構的低分子有機硅化合物,其通式為RSiX3,式中R代表氨基、巰基、乙烯基、環(huán)氧基、氰基及甲基丙乙烯酰氧基等基團,這些基團和不同的基體樹(shù)脂均具有較強的反應能力,X代表能夠水解的基團,如鹵素、烷氧基、酰氧基等。因此,硅烷偶聯(lián)劑既能與無(wú)機物中的羥基又能與有機聚合物中的長(cháng)分子鏈相互作用,使兩種不同性質(zhì)的材料偶聯(lián)起來(lái),從而改善生物材料的各種性能。因此,廣泛應用在在橡膠、塑料、填充復合材料、環(huán)氧封裝材料、彈性體、涂料、粘合劑和密封劑等方面。

  硅烷偶聯(lián)劑的結構通式為Y-R-Si-X3,Y代表有機官能基,R代表亞烷基,X代表能夠水解的基團。Y主要與有機聚合物反應,而可水解基團X主要控制水解速率。在相同的水解條件下,大基團的可水解基水解速率慢;在酸性環(huán)境下,帶有較長(cháng)亞烷基的水解較慢,例如:可水解的烷氧基通常是乙氧基或是甲氧基,在相同的水解條件下,三甲氧基硅烷的水解速率要比三乙氧基硅烷的快。而α-甲基丙烯酰氧基-甲基-三乙氧基硅烷在酸性溶液中其水解速率是γ-甲基丙烯酰氧基-丙基-三乙氧基硅烷的20倍。

  硅烷偶聯(lián)劑在兩種不同性質(zhì)材料之間的界面作用機理已有多種解釋?zhuān)缁瘜W(xué)鍵理論、可逆平衡理論和物理吸附理論等。但是,界面現象非常復雜,單一的理論往往難以充分說(shuō)明。通常情況下,化學(xué)鍵合理論能夠較好地解釋硅烷偶聯(lián)劑同無(wú)機材料之間地作用。根據這一理論,硅烷偶聯(lián)劑在不同材料界面的偶聯(lián)過(guò)程是一個(gè)復雜的液固表面物理化學(xué)過(guò)程。首先,硅烷偶聯(lián)劑的粘度及表面張力低,潤濕能力較高,對玻璃、陶瓷及金屬表面的接觸角小,可在其表面迅速鋪展開(kāi),使無(wú)機材料表面被硅烷偶聯(lián)劑潤濕;其次,一旦硅烷偶聯(lián)劑在其表面鋪展開(kāi),材料表面被浸潤,硅烷偶聯(lián)劑分子上的兩種基團便分別向極性相近的表面擴散,由于大氣中的材料表面總吸附著(zhù)薄薄的水層,一端的烷氧基便水解成硅羥基,取向于無(wú)機材料表面,同時(shí)與材料表面的羥基發(fā)生水解縮聚反應;有機基團則取向于有機材料表面,在交聯(lián)固化中,二者發(fā)生化學(xué)反應,從而完成了異種材料間的偶聯(lián)過(guò)程。

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