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硅烷偶联剂作用机理是什么
编辑:bwin娱乐手机登录   时间:2017-06-28

 偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质,其分子结构中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物的基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲有机物的基团,能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。在涂层中,偶联剂主要用以改善无机物与有机物之间的界面作用,从而提高涂层与底材附着力。偶联剂按照化学结构及组成分可分为硅烷类、有机铬络合物、钛酸酯类和铝酸化合物四大类,其中硅烷偶联剂作用是最为普遍的

1.与基材表面分子形成化学键

        硅烷偶联剂中的含硅基团能与基材表面的官能团反应形成化学键,一般认为是硅醇与基材表面的氧化物或水化物层起反应,形成化学键。在涂层中存在两个宏观的界面(底材/涂层,涂层/空气)。由于表面张力不同促使硅烷偶联剂向界面迁移。例如:当有机涂料内含有少量的硅烷偶联剂时,在其涂布后,硅烷偶联剂就会迁移到涂料与底材的界面,与无机表面上的水分反应,水解生成硅醇基,进而与基材的表面羟基形成氢键或缩合成—SiO—M共价键(M为无机表面)

2.偶联剂作用可以增加涂料对基材的润湿程度

        硅烷偶联剂在基材表面的润湿过程是一个复杂的液固界面的物理化学过程,首 先,硅烷偶联剂的黏度和表面张力低,润湿能力较高,对金属表面的接触角较小,可在其表面迅速铺展开,使无机材料表面被偶联剂润湿;其次,一旦偶联剂在其表面铺展开后,材料表面被浸润,硅烷偶联剂分子上的两种基团便分别向极性相近的表面扩散,由于大气中的材料表面总吸附着薄薄的水层,一端的烷氧基便水解成硅羟基,取向于无机材料表面,同时与材料表面的羟基发生水解缩聚反应;有机基团则取向于有机材料表面,在交联固化中,二者发生化学反应,从而完成不同材料间偶联过程。

3.偶联剂作用可以增加涂层内聚力

        根据最新研究表明,涂层被剥离后的底材表面残留着肉眼看不见的涂层薄层。这说明涂层完全失去粘附的确切位置并不在与底材的直接接触面上。通过对残留薄层的元素分析发现,残留薄层中硅烷偶联剂的浓度明显高于涂层中其他部位。这是因为在界面处硅烷偶联剂与树脂相互作用,形成相互渗透的网状结构,增强了涂层内聚力和耐水侵蚀的稳定性。


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