硅烷应用介绍

A. 简介

DYNASYLAN粘合促进剂可用于所有必须在有机高分子和无机材料（如填料、增强材料或玻璃和金属表面）间形成化学键的场合。粘性的增加可提高复合材料的机械性能和电性能，如拉伸强度、弯曲强度、切口冲击强度、耐磨性、压缩永久变形性、弹性模量、体积电阻、抗感应损耗性和介电常数。这种应用特适于暴露于湿气后。

DYNASYLAN粘合促进剂不仅可与无机基材也可与有机聚合物反应，从而在两者之间形成强的化学键。这种性能源于硅烷的分子结构。它含有的三个烷氧基，经水解后可与无机材料的活性区域发生反应。此外，该硅烷含有一个通过一条短碳链与硅原子紧密结合的功能基，该功能基可与适当的树脂进行化学反应。

表1：DYNASYLAN粘合促进剂

DYNASYLAN 化学结构 化学名称 商品名

AMEO H2N(CH2)3Si(OC2H5) 3 3-氨基丙基-三乙氧基硅烷 AMEO-T 工业纯 3-氨基丙基-三乙氧基硅烷 1211 聚乙二醇醚改性氨基硅烷

1151 水性氨基硅烷水解产物，不含甲醇 1505 H2N(CH2)3Si(CH3)(OC2H5)2 3- 氨基丙基-甲基-二乙氧基硅烷 1506 特殊的氨基烷氧基硅烷配方，

含溶剂

2201 H2N-CO-NH(CH2)3Si(OC2H5)3 3-脲基丙基-三乙氧基硅烷，

50%甲醇溶液

AMMO H2N(CH2)3Si(OCH 3) 3 3-氨基丙基-三甲氧基硅烷

1302 H2N(CH2)3 Si[(OC2H4)2OCH3]3 3-氨基丙基-三（2-甲氧基-乙氧基-乙

氧基）硅烷

1110 H3C-NH(CH2)3 Si(OCH 3) 3 N-甲基-3-氨基丙基-三甲氧基硅烷 DAMO H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3 N-氨基乙基-3-氨基丙基-三甲氧基硅烷DAMO-T 工业纯 N-氨基乙基-3-氨基丙基-三甲氧基硅烷 1117 二氨基功能化硅烷配方，含40%活性

成分的甲醇溶液

1411 H2N(CH2)NH(CH2)3Si(CH3)(OCH3)3 N-氨基乙基-3-氨基丙基-甲基-二甲氧

基硅烷

TRIAMO 三氨基功能化丙基-三甲氧基硅烷 IMEO H2C—N—(CH2)3 Si(OC2H5)3 3-4,5-二氢化咪唑基-1-丙基三乙氧基 H2C CH 硅烷 N MEMO H2C=C(CH3)COO(CH2)3Si(OCH3)3 3- 甲基丙烯酰氧丙基-三甲氧基硅烷 GLYMO O 3-缩水基甘油基丙基-三甲氧基硅烷 H2C—CH—CH2O—(CH2)3Si(OCH3)3

3201 HS(CH2)3Si（OC2H5）3 3- 巯基丙基-三乙氧基硅烷 MTMO HS(CH2)3Si（OCH3）3 3- 巯基丙基-三甲氧基硅烷 3403 HS(CH2)3Si（CH3）(OCH3）2 3-巯基丙基-甲基-二甲氧基硅烷

1

CPTEO Cl(CH2)3 Si(OC2H5)3 3- 氯代丙基-三乙氧基硅烷 CPTMO Cl(CH2)3 Si(OCH3)3 3- 氯代丙基-三甲氧基硅烷

8405 Cl(CH2)3 Si(CH3) (OCH3)2 3- 氯代丙基-甲基-二甲氧基硅烷 8211 NC(CH2)3 Si(OC2H5)3 3- 腈基丙基-三乙氧基硅烷 VTC CH2=CHSiCl3 乙烯基三氯化硅

VTEO CH2=CHSi(OC2H5)3 乙烯基三乙氧基硅烷 VTMO CH2=CHSi(OCH3)3 乙烯基三甲氧基硅烷 SILFIN 乙烯基功能化硅烷配方

VTMOEO CH2=CHSi(OC2H4 OCH3)3 乙烯基-三（2-甲氧基-乙氧基）硅烷 表2：物理——化学数据 DYNASYLAN 分子量 比重20℃ 折光率 沸点 闪点

商品名 （克/厘米3） （n20D） (℃/百帕) (℃)

AMEO 221 0.95 1.422 69/4 93 AMEO-T 0.95 1.42 69/4 93 1211 1.0 1.455 200/1013 57 1151 1.05 1.363 >65 AMMO 179 1.02 1.425 194/1013 90 1302 443 1.07 1.450 105 1505 191 0.92 1.428 202/1013 85 1506 0.9 1.43 200-230/1013 19 DAMO 222 1.03 1.447 270/1013 136 DAMO-T 1.03 1.445 74/4 90 1411 206 0.98 1.453 90 约254-271/1013 TRIAMO 1.04 1.465 114-168/4 137 1110 193 0.98 1.421 210/1013 82 2201 0.92 1.395 13 IMEO 274 1.01 1.453 134/3 110 MEMO 248 1.047 1.432 85/1 110 GLYMO 236 1.07 1.429 90/1 122 MTMO 196 1.06 1.445 85/1 96 3403 180 1.0 1.457 96/40 82 CPTEO 241 1.01 1.418 230/1013 94 CPTMO 199 1.08 1.423 195/1013 84 8405 183 1.03 1.427 185/1013 67 8211 231 0.967 1.416 80/1 98 VTEO 190 0.90 1.398 158/1013 38 VTMO 148 0.968 1.390 123/1013 22 VTMOEO 280 1.045 1.430 108/3 115 DYNASYLAN粘合促进剂为无色到淡黄色的低粘度液体（工业纯为黄色）。

除DYNASYLAN MEMO外，DYNASYLAN粘合促进剂在密封良好、隔绝湿气的容器内可贮存超过一年，而不会发生质量损失。DYNASYLAN MEMO的稳定贮存期为6个月。

2

B.作用机制（反应模型）

DYNASYLAN粘合促进剂是单体型有机功能化硅烷化合物。其分子中含有数个可水解的烷氧基和一个功能基团。该功能基团通过一个牢固的Si—C键与硅原子结合，可有数个成员。

OR 通式：Y—(CH2)n—Si OR OR Y=功能基团 R=烷基

由该通式可推断出两种类型可能反应：

- 一方面，烷氧基可水解生成能与无机基材反应的硅烷醇。 - 另一方面，功能基团可与适当的有机树脂反应。

表1中列出的DYNASYLAN粘合促进剂显示，烷氧基和功能基团都可有多种，其中烷氧基仅影响水解速度，可能还会影响无机材料的润湿性；而功能基团的选择对各种类型聚合物的粘合促进剂作用具有决定性的重要性。

实验表明硅烷的种类对特定的聚合物具有最佳的粘合促进作用（见表3所列的硅烷清单）。

表3：不同聚合物最适宜的粘合促进剂

a） 热固性塑料 - 聚酯 - 环氧树脂 - 丙烯酸酯树脂 - 酚醛树脂 - 呋喃树脂 - 密胺树脂

b)热塑性塑料 - 聚氯乙烯 - 聚酯 - 聚碳酸酯 - 聚酰胺 - 聚苯乙烯 - 聚醋酸乙烯酯 - 聚乙烯 - 聚丙烯 - ABS树脂

- 苯乙烯-丙烯腈树脂

硅烷

MEMO，VTEO，VTMO，VTMOEO AMEO，AMMO，1505，DAMO，1411，1110，GLYMO，CPTEO，CPTMO MEMO，VTEO，VTMO，VTMOEO

AMEO，1211,，1511，1505，1506，DAMO，1411，1110，2201，IMEO AMEO，1505，1506，DAMO，1411，1110，2201 AMEO，1505，DAMO，GLYMO

AMEO， DAMO，TRIMO，CPTEO，CPTMO AMEO， GLYMO AMEO， DAMO

AMEO， DAMO，1117 MEMO，GLYMO

AMEO， DAMO，GLYMO

MEMO，VTEO，VTMO，VTMOEO，SILFIN AMEO， MEMO，VTEO，VTMO，VTMOEO MEMO，GLYMO MEMO，GLYMO

3

聚砜

C）弹性体 - 聚氨酯

- 三元乙丙橡胶

- 乙烯-醋酸乙烯树脂 - 聚硫醚

AMEO

AMEO，1302，DAMO，GLYMO

MEMO，VTEO，VTMO，VTMOEO，GLYMO，MTMO MEMO，VTEO，VTMO，VTMOEO，AMEO GLYMO，MTMO，3403

硅烷的粘合促进作用可分以下几个阶段来阐述：

1. 硅烷的水解

H+/OH+

Y-(CH2)m-Si(OR)3+3H2O Y-(CH2)n-Si(OH)3+3HOR

催化剂

该反应可在处理无机材料（如给玻璃纤维上浆）之前在水溶液中进行，也可通过与填料表面的水层作用而进行。水解产物水溶液的稳定性（直至因发生缩合反应生成硅氧烷而产生浑浊的时间）取决于硅烷在溶液中的浓度以及溶液的PH值。

2. 与无机物表面键合

H

无 OH O O 机 H

物 OH + (HO)3Si (CH2) n Y O Si—(CH2) n Y 表 H 面 OH O O H

除玻璃表面外，许多填料和金属表面的键合反应的粘合机理还没有进行过基础性研究。粘结过程中包含两种作用：化学键合（Si-O-Si）和物理键合（氢键）

可应用以下通用原则：

为了清除过量的水以及使硅烷醇中未键合的OH基团相互缩合，预处理后的干加工工艺有利于获得最佳的键合作用。

生成的薄层可提高无机物表面（如玻璃）的疏水性能，并起保护作用。并且，如果使用特定的硅烷还可提高无机材料的自由流动性能。

3. 硅烷化无机表面与有机聚合物的反应

OH OH OH OH Si—(CH2) n—Y + 聚合物 Si—(CH2) n—Y 聚合物 OH OH OH OH 4