硅烷偶联剂KH570湿法改性绢云母的研究

更新时间：2024-09-01 点击：398

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偶联剂是绢云母表面改性中最常用的改性剂。偶联剂具有两种不同化学性质的官能团，其中一种官能团可与绢云母表面基团形成化学键合，另一种官能团可与有机基体形成化学键合或物理缠绕，从而改善绢云母在有机基体中的相容性和分散性。

γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）属于有机官能团硅烷偶联剂，外观为无色或微黄透明液体，易溶于乙醇、丙酮、甲苯等有机溶剂，水解产生甲醇，沸点255℃，闪点88℃，密度1.043～1.053g/cm³。KH570常被用作绢云母、白炭黑、高岭土和凹凸棒石等无机填料的表面改性剂，可以增加无机填料表面疏水性，改善其在有机基体中的相容性和分散性。

Xiao等利用KH550、KH560、KH570等硅烷偶联剂改性绢云母，通过原位聚合法制备了聚酰亚胺/改性绢云母复合材料，探究了硅烷偶联剂改性绢云母对聚酰亚胺复合材料形貌和性能的影响，结果表明KH570改性绢云母与聚酰亚胺基体之间相容性较好，聚酰亚胺/KH570改性绢云母复合材料具有较好的耐热性能和力学性能。

王晓艳等利用KH550、KH560以及KH570等硅烷偶联剂对绢云母进行表面改性，结果表明KH550和KH570的改性效果较佳，KH560改性效果相对较差，KH550与KH570复合改性的改性效果最好。

张震等人采用湿法工艺制备硅烷偶联剂KH570改性绢云母，并考察改性前后绢云母的浊度、活化指数、接触角以及吸油值等性能的变化情况。

1、KH570改性绢云母的制备

将绢云母置于真空干燥箱中在80℃干燥2h；称取一定质量干燥好的绢云母，按照1：5的质量比添加去离子水，超声分散30min；KH570按1：10的质量比与乙醇溶液混合后倒入三口烧瓶，在60℃下水解30min；将超声分散后的绢云母和水解后的KH570在三口烧瓶中混合均匀，然后使用恒温磁力搅拌器在设定时间和温度下进行湿法改性实验；湿法改性结束后，将制备产物进行多次洗涤抽滤，真空干燥至恒重，最终得到KH570改性绢云母。

2、KH570改性绢云母的机理

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如图所示，KH570与少量水助剂发生水解反应，脱水缩合生成硅烷低聚物；硅烷低聚物与云母表面羟基反应，脱水缩合生成硅氧键。

3、试验结果

（1）KH570改性绢云母的最佳工艺条件为：KH570用量1.5%、反应温度60℃和反应时间2h，此时其浊度为587ＮＴＵ，活化指数为80%，接触角为50°，吸油值为46%。相比未改性绢云母，KH570改性绢云母的浊度提高了115%，活化指数提高了134%，接触角提高了194%，吸油值提高了71%，疏水性和分散性提高。

（2）FT-IR分析表明，KH570与绢云母表面羟基发生了偶联反应，KH570引入绢云母表面得到KH570改性绢云母。

（3）激光粒度分析和SEM分析表明，KH570改性绢云母的平均粒径变小，团聚现象减弱，分散更加均匀。

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（4）XRD分析表明，KH570改性绢云母并没有改变绢云母原本的晶体结构，但使其结晶度得到降低。

（5）TG分析表明，KH570改性绢云母的表面KH570含量约为5%，耐热温度约为680℃，具有较好的热加工性能、热稳定性能和耐高温性能。

资料来源：《张震,胡应模,庞宝宝,等.硅烷偶联剂KH570表面改性绢云母的制备与表征[J].化工新型材料,2022,50(S1):241-245+251》

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