胶粘剂如何选择硅烷偶联剂？

更新时间：2024-10-14 点击：360

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少量添加硅烷偶联剂可提高胶粘剂的粘接强度、耐水性、耐热性和耐湿热老化性能

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为什么胶粘剂中会用到硅烷偶联剂？

随着胶粘技术的发展与推广，胶粘剂已遍布生活领域，要求胶粘剂不仅有较高的粘接强度，而且要有良好的耐久性。硅烷偶联剂用于胶粘剂可提高其粘接强度、耐水性、耐热性和耐湿热老化性能，因而得到日益广泛的应用。

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生活常见的胶粘剂场景

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硅烷偶联剂在胶粘剂中的作用

硅烷偶联剂是能同时与极性物质和非极性物质产生一定结合力的化合物，其特点是分子中同时具有极性和非极性部分，如：氨基，环氧基，烷基及苯基等有机官能团，常与胶粘剂基体树脂中的有机官能团发生化学结合；甲氨基，乙氨基等，这些基因易水解成硅醇而与无机物质（玻璃、硅石、金属、粘土等）表面的氧化物与羟基反应，生成稳定的硅氧键。硅烷的两种不同反应性基团，在界面形成无机相一硅烷偶联剂一有机相的结合层，从而改善了粘剂与基材界面的粘接强度。例如，聚氨基甲酸酯，虽然对许多材料具有较高的粘合力，但其耐久性不太理想，加入硅烷偶联剂后，其耐久性可得到显著改善。环氧胶粘剂中加进硅烷偶联剂，使其湿热老化后的剪切强度保存率由80%提升到97%。硅烷偶联剂甚至直接底涂用于硅橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶等与金属的粘接。

为改善有机胶粘剂的某些性能（如耐热性，自熄性，稳定性等），或为降低胶粘剂的成本，经常要加入无机填料。如果预先用硅烷偶联剂进行处理填料，填料表面羟基与硅烷反应，从而减少填料与树脂的结构化作用，不仅提高填料对胶粘剂基体树脂的相容性和分散性，而且降低了体系的粘度。但是，并不是所有的填料采用硅烷偶联剂处理都有效，填料种类不同，效果上也有差别，有些甚至毫无效果哦。

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硅烷偶联剂在胶粘剂中如何使用？

硅烷偶联剂使用分为表面预处理法和迁移法。

表面预处理法

将硅烷偶联剂配成0.5～1% 浓度的稀溶液，使用时只需在清洁的基材上涂上薄薄的一层，干燥后即可上胶。所用溶剂多为水、醇、或水醇混合物，并以不含氟的水及乙醇、异丙醇为宜。

迁移法

将硅烷偶联剂直接加进到胶粘剂组分中，推荐掺量为基体树脂的1～5%。涂胶后依靠分子的扩散作用，偶联剂分子迁移到粘接界面处产生偶联作用。对于需要固化的胶粘剂，涂胶后需放置一段时间再进行固化，以使偶联剂完成迁移过程，方能获得较好的效果。

【注意】硅烷偶联剂不是量越多越好，偶联剂在表面形成沉积层，但真正起作用的只是单分子层，因此，偶联剂用量不必过多。

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如何选择适合的硅烷偶联剂呢？

在硅烷偶联剂的两类性能互异的基团中，以Y基团最重要，它直接决定硅烷偶联剂的应用效果。只有当Y基团能和对应的基体树脂起反应时，才能提高胶粘剂的粘接强度。一般要求Y基团能与树脂相溶并能起偶联反应，所以对于不同的树脂，必须选择含适当Y基团的硅烷偶联剂。当Y为无反应性的烷基或芳基时，对极性树脂是不起作用的，但可用于非极性树脂，如硅橡胶、聚苯乙烯等的胶接中。当Y为反应性官能基，如乙烯基、环氧基、巯基等时，要留意它与所用树脂的反应性及相溶性。氨基硅烷类偶联剂是属于通用型的，几乎能与各种树脂起偶联作用，但聚酯树脂除外。

根据多年经验，总结胶粘剂中常用的硅烷偶联剂如下表：

常见牌号	化学名称	应用范围
A-171 KH-171	乙烯基三乙氧基硅烷	不饱和聚酯树脂、丙烯酸树脂、有机硅胶
A-172 KH-172	乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷
A-174 KH-570	γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧硅烷
A-186 KH-1771	2-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷	丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂
A-187 KH-560	3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷
A-189 KH-580	γ-巯基丙基三甲氧基硅烷
KH-590	γ-巯基丙基三乙氧基硅烷
A-1100 KH-550	γ-氨丙基三乙氧基硅烷	丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯、酚醛树脂
A-1110 KH-540	γ-氨丙基三甲氧基硅烷
KH-792	γ-氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷
ND-22	二乙基氨甲基三乙氧基硅烷	环氧树脂、有机硅胶
ND-42	苯胺甲基三乙氧基硅烷	环氧树脂、酚醛树脂、氨基树脂、聚氨酯

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