2019 年 12 月 硅烷偶联剂应用研究进展 75硅烷偶联剂应用研究进展刘广生周煜华杨静李连朋 丁冰*（ 江西晨光新材料股份有限公司 ， 江西 九江 332500 ）摘要:概述了多种硅烷偶联剂在复合材料中的应用研究进展,及其他材料的应用研 究进展 。关键词:硅烷偶联剂橡胶玻璃纤维性能改性硅烷偶联剂同时含有硅官能团和碳官能团 , 具有 有机和无机的共性 ， 可以将两种性质不同的材料组成 复合材料 ， 来提升粘结强度和材料性能 。 这类有机 硅化合物其通式为 RSiX 3 ， 式中 R 为有机硅碳功能性基 团 ， 代表的主要疏基 、 多硫基团 、 氨基 、 改性氨基 、 乙烯 ...

  2019 年 12 月 硅烷偶联剂应用研究进展 75硅烷偶联剂应用研究进展刘广生周煜华杨静李连朋 丁冰*（ 江西晨光新材料股份有限公司 ， 江西 九江 332500 ）摘要:概述了多种硅烷偶联剂在复合材料中的应用研究进展,及其他材料的应用研 究进展 。关键词:硅烷偶联剂橡胶玻璃纤维性能改性硅烷偶联剂同时含有硅官能团和碳官能团 , 具有 有机和无机的共性 ， 可以将两种性质不同的材料组成 复合材料 ， 来提升粘结强度和材料性能 。 这类有机 硅化合物其通式为 RSiX 3 ， 式中 R 为有机硅碳功能性基 团 ， 代表的主要疏基 、 多硫基团 、 氨基 、 改性氨基 、 乙烯 基 、 环氧基 、 氤基 、 异氤酸酯基 、 甲基丙乙烯酰氧基等功 能基团 ， 这些功能基团能与基体树脂中的有机官能团 中的环氧 、 酚瓮基 、 氨基 、 竣基等反应 ， 实现牢固的化学 键合 ， 因此 ， 使两种不同性质的材料 “ 偶联 ” 起来 ， 从而 改善树脂的各项理化性能⑴ 。 最初硅烷偶联剂是用在 玻璃钢上 ， 在 20 世纪 50 年代左右作在玻璃纤维增强塑 料中作为玻纤表面处理剂 ， 制成玻纤-聚酯复合材料, 极大的提升了玻纤承压板湿态强度等性能 ， 直至目前玻 纤仍是偶联剂最大应用市场 , 近年来 ， 偶联剂的发展与 应用愈来愈普遍⑵ 。 因此 ， 本文综合了多种常见功能 基硅烷偶联剂在橡胶 、 玻纤 、 粉体 、 建材等的应用 ， 以期 为硅烷偶联剂的发展与应用提供参考 。1 硅烷偶联剂在橡胶工业中的应用目前,在橡胶领域中应用的硅烷偶联剂品种多用 含硫硅烷或乙烯基硅烷等 ， 其中含硫硅烷用的较多的 是为双- ［ （ 三乙氧基硅烷基 ） 丙基 ］ -四硫化物 （ 简称 Si69 ） 、 双- ［ （ 三乙氧基硅烷基 ） 丙基 ］ -二硫化物 （ 简 称 Si75 ） 、 3 -硫氤基丙基三乙氧基硅烷 （ 简称 Si - 263 ） 、 3 -疏丙基三乙氧基硅烷 （ 简称 KH-590 ） ， 这些 含硫硅烷或多或少存在高温混炼易断链导致胶料焦烧 或混炼过程中产生大量低挥发份乙醇的问题,影响改 进性能 ， 进而影响正常使用 ， 同时也会造成一定的环境污 染 ， 近几年开发了一种烷基封端的新型含硫硅烷 3 - （ 辛酰硫基 ） 丙基三乙氧基硅烷 （ NXT ） 、 3 -丙酰基硫代 - 1 -丙基三乙氧基硅烷 （ 简称 PXT ） ， 不同于多硫链段 的 Si69 和 Si75, 混炼时生热少且混炼黏度低 ， 长链烷基 的引入可以有实际效果的减少有机硅烷混炼胶的混炼步骤 ， 无 需二次混炼,减少低沸释放 ， 改善加工性能同时可大大 提高橡胶轮胎的滚动阻力 ， 比如在雨雪天气的抗湿滑 性能极高 ［ 3_6 ］ 0硅烷偶联剂 Si69 对橡胶各项力学性能均有较大影 响 ， 在应用中 Si69 可通过与白炭黑表面的硅瓮基发生 反应来改善填料网络结构 ， 使胶料的 Payne 效应降低, 提高其加工性能 。 贾振梅等⑺研究之后发现 ， 一定质量份 的 Si69 的加入使得白炭黑在胶料中的分散性大大改 善 ， 同时偶联剂中的硫原子参与交联反应 ， 增大了胶料 的交联密度 ， 测试硫化后胶料的 100% 和 300% 的定伸 应力均呈现增大趋势 ， 且拉断伸长率减小 ， 其高温拉伸 性能维持较好 。 当偶联剂 Si69 用量超过 0. 84% 时 ， 加 料的压缩疲劳性能变化不大 ， 且硫化胶抗湿滑性能和 滚动阻力均会减小 ， 固 Si69 用于橡胶中时需要仔细考虑用 量 ， 减少成本 。于晓波等⑷通过研究环氧橡胶 （ ENR ） 和 Si69 对 芳纶帘线与天然橡胶 （ NR ） 粘合性能 , 发现 ， 在橡胶的 粘合体系中 ， Si69 可提高胶料的加工安全性 、 定伸应 力 、 硬度和定伸应力 ， 延长门尼焦烧时间 ， 减小门尼粘 度和 （ 抽出力 。 相反由于 Si69 与白炭黑的硅轻基发生 反应 ， 使得硫化胶的粘合性能直线下降 。 而 Si69 的加入在 保证胶料性能不变的前提下提高了芳纶帘线与 NR 的 粘合性能 。不仅含硫硅烷可改善白炭黑在橡胶中的使用效 果 ， 乙烯基硅烷对橡胶的硫化性能有一定的提高 ， 其中 乙烯基三甲氧基硅烷 （ A - 171 ） 由于硅甲氧基反应与白 炭黑表面的瓮基反应速率太快 ， 硫化速率快 ， 使用较 少 。 杨英等呵通过比较含硫硅烷中 Si-69 、 Si-75 、 NXT 以及乙烯基三乙酰氧基硅烷 （ A - 151 ） 对硫化胶 的性能影响 ， 发现可能是 A -151 中乙烯基有一定的屏 蔽效应 ， 使得其改性的硫化胶整体性能提升最少 ， 当含 硫硅烷用量一定时 ， 混炼胶的硫化特性 、 混炼能等指标 均得以提高 。 与 Si69 相比 , NXT 不具有挥发性 ， 减少了 挥发性有机物排放量 60% ， 这样使得胶料的气孔率大 大降低 ， 胶料性能也得到了提高 。2 硅烷偶联剂在玻璃纤维复合材料的表面处理在玻纤中的应用一直是硅烷偶联剂重要应用方 向 ， 硅烷偶联剂可大大玻纤与树脂基体的作用强度 , 提 高复合材料的各项性能,环氧基 、 氨基 、 甲基丙烯酰氧 基等通用型的功能基硅烷在玻纤均有较大的应用市