早在1940年代,约翰·霍普金斯大学的Ralph K Witt等人在向海军军械局提交的“秘密”报告中指出,玻璃纤维已用烯丙基三乙氧基硅烷处理过。所得的不饱和聚合物复合材料的强度是用乙基三氯硅烷处理的玻璃纤维的强度的两倍,从而打开了生产硅烷偶联剂的实际应用历史,很大地刺激了硅烷偶联剂的研究和开发。硅烷的应用:硅烷偶联剂作为连接两种性质不同的材料的“分子桥”,已广泛用于复合材料,涂料,胶粘剂和其他行业。随着其在玻璃纤维增强材料中的应用,合成的种类正在增加,并且应用范围也在扩大。现在,生产硅烷偶联剂基本上可用于所有无机材料和有机材料的连接表面,并已广泛用于汽车,航空,电子和建筑等行业。
使用有机硅烷偶联剂后提高的结合强度是一系列复杂因素的结合,例如润湿,表面能,边界层吸附,极性吸附,酸碱相互作用等。预先选择的有机硅烷偶联剂可以遵循以下规则:不饱和聚酯可以选择乙烯基,环氧和甲基丙烯酰基类有机硅烷偶联剂;环氧树脂应选择环氧基或氨基型生产硅烷偶联剂;酚醛树脂应使用氨基或脲基有机硅烷偶联剂;烯烃聚合物应使用乙烯基型有机硅烷偶联剂;硫磺硫化橡胶应使用巯基型有机硅烷偶联剂。选择生产硅烷偶联剂的一般原则。
1、用于玻璃纤维的表面处理,可提高玻璃纤维与树脂的粘结性能,大大提高生产硅烷偶联剂增强复合材料的强度,电气,耐水性,耐候性等性能。改善材料的机械性能也是非常有效的。2、用于用无机填料填充塑料。填料可以预先进行表面处理,或直接添加到树脂中。它可以改善填料在树脂中的分散性和粘合性,改善加工性能,并改善填充塑料(包括橡胶)的机械,电气和耐候性。3、用作密封剂,粘合剂和油漆增粘剂,以提高其粘合强度,耐水性,耐候性和其他性能。生产硅烷偶联剂通常可以解决某些材料不能长时间粘结的问题。
有两种方法可以使用生产硅烷偶联剂:一种是将硅烷配制成水溶液,用它来处理无机粉末,然后将其与有机聚合物或树脂基材混合,即预处理方法。该方法具有良好的表面改性处理效果,是常用的表面改性方法。另一种方法是将硅烷与无机粉末和有机聚合物基础材料混合,即迁移法。大多数生产硅烷偶联剂需要在使用前制备为水溶液,即使事先将其水解也是如此。水解时间取决于硅烷偶联剂的类型和溶液的pH值。在配置期间,通常将水溶液的pH值控制在3-5之间。pH值高于5或低于3会促进聚合物的形成。因此,所制备和水解的硅烷偶联剂不能放置太久,否则会发生自缩合而失效。
基于酸改性的硅酸钠水溶液的无机涂料具有较低的成本,并保持了生产硅烷偶联剂的某些其他性能。但是,由于具有建筑和装饰效果,尽管有应用,但在数量和范围上与前两者相比要少得多,由水泥和苯乙烯-丙烯酸乳液制成的无机涂料的应用较少。功能性无机建筑涂料,即防霉涂料,防火涂料,隔热涂料和防凝涂料等,是使用广泛的无机防火涂料,例如LG钢结构防火和隔热涂料涂料(不可膨胀),E-60膨胀型无机阻燃涂料等已被广泛使用;其次,无机防霉涂料由于其固有的优异的防霉性能也得到了一定程度的使用。尽管生产硅烷偶联剂和无机隔热涂料具有良好的性能,但由于用量少,因此使用不多。
由于其结构特征,表面活性剂具有独特的化学性质,可以广泛用于各个领域。从下游需求市场来看,洗涤剂是表面活性剂重要的应用领域,占51%,其次是化妆品,纺织和食品工业,分别占11%,8%和6%。全球生产硅烷偶联剂消费市场主要分布在中国,美国,欧洲发达地区和南美大国。从年消费量的角度来看,亚洲所占比例较大,约占全球消费市场的40%,其中中国的消费量约占17%。北美和欧洲共同占据了全球市场的一半左右。随着精细化学品的发展,客户将对生产硅烷偶联剂的性能提出更高的要求,以及更加多样化和具体的要求。未来,表面活性剂行业将朝着更加专业化和定制化的发展方向发展。