有机硅烷偶联剂表面处理剂

有机硅烷偶联剂表面处理剂

　　玻璃纤维增强塑料即玻璃钢诞生之后，人们便开始了对用于玻璃纤维表面处理的表面处理剂的研制.到1986年，用于玻璃纤维的表面处理剂，国外已有150多种.按处理剂的化学成分，可将处理剂分为有机硅烷和有机络合物两类.

　　1、有机硅烷偶联剂的一般公式

　　式中，

　　X——可与无机增强材料表面发生偶联的基团;

　　Y——可与树脂发生偶联的基团.

　　按X与R的不同，硅烷偶联剂还可分为水解型硅烷——X基团为可水解基团的硅烷，阳离子型硅烷-,R基团中带有阳离子活性基团的水解型硅烷，耐温型硅烷——R基团中带有芳香环的水解型硅烷和过氧化型硅烷---X基团为过氧化基团.

　　2、酸铬络合物偶联剂在无水条件下结构为

　　其中，R——与树脂偶联的基团.

　　有机络合物类偶联剂应用最早，也有很多品种.其中最常用的是，甲基丙烯酸氯化铬盐，即沃兰(Volan)，其结构为：

　　表面处理剂的作用

　　使用经过表面处理的玻璃纤维制造玻璃钢，可使玻璃钢的性能发生很大变化，尤其能显著地提高玻璃钢在湿态环境下的机械性能及电性能.在组成玻璃钢的两相中，树脂基体总是以熔融的流动态与增强纤维相接触、浸润，最后通过固化反应使两相结合在一起，形成复合材料——玻璃钢.同时，也形成一个新的组分——界面.在这个过程中，表面处理剂在两相间的作用，或者说在界面上的作用一直是人们所关心的问题.

　　通过大量的实验，人们提出了几种界面理论，每种理论都有其实验依据，也都有其无法解释的事实.

　　1.化学键理论(偶联理论)化学键理论的主要观点如下：从化学结构看，表面处理剂分子至少含有两种官能团.一种官能团能很好地与增强纤维相表面结合，另一种官能团能很好地与树脂基体相结合，于是表面处理剂(分子)象“桥”一样将玻璃纤维与树脂基体牢固地连接在一起，因此，表面处理剂也叫偶联剂。

　　化学键理论早在1949年就已提出，30多年后，通过氦激光拉曼光谱、同位素研究及傅里叶红外光谱研究，从分子水平上已得到了证明.这种理论是最古老的，被公认为是最有说服力的一种理论，已被广泛地用来解释处理剂的作用，并在人们选择处理剂方面有一定的指导意义.但它不能解释为什么有的处理剂官能团虽然不能与树脂反应，却仍有较好的处理效果之类的问题.

　　2.物理吸附理论物理吸附理论的主要观点如下：表面处理剂的作用主要是物理吸附，起主要作用的力是范德华力.要获得良好的界面粘结，需要例个表面紧密结合.如果表面处理剂润湿性好，它就能很好地浸润玻璃纤维表面，在浸渍处理剂的过程中能排除纤维之间的空气，减少水分侵入的通道，从而使处理过的玻璃纤维易被树脂润湿。

　　3.表面处理剂的作用机理

　　(1)有机硅烷类处理剂的反应机理.与玻璃纤维表面的作用：

　　1)有机硅烷水解，生成硅醇.

　　2)玻璃纤维表面吸水，生成羟基.

　　3)硅醇与吸水的玻璃纤维表面反应生成氢键.

　　4)硅醇分子间以及吸水玻璃纤维间进行醚化反应.

　　从以上反应可看出，有机硅烷处理剂与玻璃纤维表面作用，形成强的硅一氧一硅键，同时处理剂分子间也形成硅一氧一硅键，从而聚合成连续薄膜.这样有机硅烷处理剂与玻璃纤维表面就结合起来了.