Silánové väzbové činidlo je typ organickej zlúčeniny kremíka, ktorá obsahuje vo svojej molekule dve rôzne chemické funkčné skupiny. Pôsobí na rozhraní medzi anorganickými materiálmi (ako je sklo, kov alebo minerály) a organickými materiálmi (ako sú organické polyméry, nátery alebo lepidlá), pričom spája alebo spája dva úplne odlišné materiály. Zvyšuje afinitu medzi organickými a anorganickými zlúčeninami a môže posilniť a zlepšiť fyzikálne a chemické vlastnosti kompozitných materiálov, ako je pevnosť, húževnatosť, elektrické vlastnosti, odolnosť voči vode a korózii.
Výkonnostné charakteristiky a výhody
Keď sa používajú sklenené vlákna alebo minerálne vystužené organické polyméry, rozhranie alebo medzifázová fáza medzi polymérom a anorganickými materiálmi zahŕňa zložité interakcie medzi mnohými fyzikálnymi a chemickými faktormi. Tieto faktory súvisia s výslednou silou, fyzickou silou, koeficientom rozťažnosti, koncentračným gradientom a zachovaním výkonu produktu. Dôležitou deštrukčnou silou, ktorá ovplyvňuje harmóniu, je migrácia vody na anorganicky zosilnený hydrofilný povrch. Vlhkosť eroduje rozhranie a poškodzuje priľnavosť.
Silánové väzbové činidlo možno použiť nielen ako elastické premosťovacie činidlo medzi substrátmi, to znamená na zlepšenie priľnavosti medzi dvoma materiálmi s rôznymi chemickými vlastnosťami, aby sa zlepšili mechanické, elektrické izolačné, proti{0}}starnutie, hydrofóbne a iné komplexné vlastnosti produktov; Môže sa použiť aj ako povrchový modifikátor materiálov, ktorým dodáva vodeodolné, anti-statické vlastnosti, vlastnosti proti plesniam, zápachu, zrážaniu a fyziologickej inertnosti; Môže sa tiež použiť ako zosieťovacie vytvrdzovacie činidlo pre nezosieťované polymérne systémy na dosiahnutie vytvrdzovania pri izbovej teplote a tlaku. V kompozitných materiáloch môže výber vhodného kremíka zvýšiť pevnosť v ohybe kompozitného materiálu o viac ako 40 %. Silánové spojovacie činidlá tiež zvyšujú pevnosť spojenia medzi nátermi a lepidlami, pričom zvyšujú odolnosť voči vlhkosti a iným drsným podmienkam prostredia.
Ďalšie výhody, ktoré môžu poskytnúť silánové spojovacie činidlá, zahŕňajú:
1. Lepšie zmáčanie anorganických materiálov
2. Zlúčenina s nižšou viskozitou
3. Hladší povrch kompozitných materiálov
4. Znížiť inhibičný účinok anorganických materiálov na termosetové kompozitné katalyzátory
5. Jasnejší a transparentnejší vystužený plast
Zásady výberu silánových väzbových činidiel
Zhoda organických funkčných skupín na atómoch kremíka s typom polyméru živice, ktorý sa má spojiť, môže viesť k použitiu toho, ktoré silánové spojovacie činidlo sa má použiť v špecifických aplikáciách. Organické skupiny na siláne môžu byť reaktívne organické skupiny (ako sú organické funkčné skupiny) alebo nereaktívne organické skupiny. Tieto funkčné skupiny môžu byť hydrofóbne alebo hydrofilné alebo môžu mať rôzne vlastnosti tepelnej stability. V dôsledku rôznych organických štruktúr sa parametre rozpustnosti funkčných skupín líšia; Do určitej miery to ovplyvní vzájomnú penetráciu medzi polymérnym systémom a siloxánovým systémom používaným na povrchovú úpravu. Tabuľka 1 uvádza niektoré bežné charakteristiky organických substituentov používaných pre atómy kremíka. Výber silánu by mal zahŕňať zhodnú chemickú reaktivitu, rozpustnosť, štruktúrne charakteristiky a dokonca aj tepelnú stabilitu organosilánu s rovnakými parametrami v štruktúre polyméru.
Použitie silánového spojovacieho činidla
1. Spôsob povrchovej úpravy
Táto metóda využíva silánové spojovacie činidlá na spojenie anorganických a polymérnych rozhraní, aby sa dosiahli optimálne hodnoty zmáčania a dispergovateľnosti. Spôsob povrchovej úpravy vyžaduje, aby sa silánové väzbové činidlo okyslilo na zriedený roztok, aby sa uľahčil dostatočný kontakt s upravovaným povrchom. Používanými rozpúšťadlami sú väčšinou voda, alkohol alebo zmes vody a alkoholu a výhodná je voda bez iónov a lacný netoxický etanol a izopropanol. Okrem aminoalkylsilánu vyžadujú roztoky pripravené z iných silánov pridanie kyseliny octovej ako katalyzátora hydrolýzy a úpravu pH na 3,5-5,5. Alkyl s dlhým reťazcom a fenylsilán nie sú vhodné na použitie ako vodné roztoky kvôli ich zlej stabilite. Počas procesu hydrolýzy chlórsilánov a acetoxysilánov dôjde k závažným kondenzačným reakciám. Tiež nie je vhodný na prípravu vodného roztoku alebo vodného roztoku alkoholu. Pre kremíkové väzbové činidlo so zlou rozpustnosťou vo vode sa môže najskôr pridať neiónová povrchovo aktívna látka s hmotnostným zlomkom 0,1 % - 0,2 % a potom sa môže pridať voda, aby sa spracoval na vodnú pleťovú vodu na použitie. Aby sa zlepšili ekonomické výhody hydrolytickej stability produktu, môže sa do silánového kopulačného činidla pridať aj určitý podiel silánu bez uhlíkovej funkcie. Pri práci s ťažko priľnavými materiálmi sa môžu v kombinácii použiť zmiešané silánové spojovacie činidlá alebo siloxány s uhlíkovou funkčnou skupinou. Po príprave ošetrovacieho roztoku sa môže ošetrovať máčaním, nástrekom alebo štetcom. Všeobecne povedané, blokové materiály, zrnité materiály a sklenené vlákna sa často upravujú impregnačnou metódou; Práškové materiály sa väčšinou upravujú metódou striekania: ak povrch substrátu potrebuje celkový náter, používa sa metóda nanášania štetcom.
Oblasti použitia silánových spojovacích činidiel zahŕňajú nátery a atramenty. Použitie náterov na báze silikónu má nasledujúce výhody:
1. Odolnosť proti korózii
2. Zlepšite priľnavosť
3. Zlepšiť reologické vlastnosti
4. Zlepšiť dispergovateľnosť farbív a plnív
5. Odolné voči UV žiareniu
6. Vodotesný a odolný voči chemikáliám
Povlaky zo syntetického kaučuku a živice sa často stretávajú s problémami s priľnavosťou na hydrofilných silikátových a kovových povrchoch, najmä v prostredí s prílivom, vodou alebo soľou. Ochranný účinok povlaku závisí od promótora priľnavosti na povrchu substrátu. Či už sa používa ako náterová prísada alebo základný náter, silánové spojovacie činidlá môžu zlepšiť výkon náteru.