应用领域

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疏水处理
混凝土结构耐久性能的劣化造成结构可靠性和安全性显著降低,极大地危害了结构的正常使用,引起混凝土耐久性劣化的因素很多,其中钢筋锈蚀是导致混凝土结构耐久性降低的主要原因之一。由于钢筋锈蚀,大量混凝土结构不得不维修或提前拆除,造成巨大的经济损失。硅烷表面疏水处理能够降低由外界氯离子侵蚀混凝土引起的钢筋锈蚀的概率和速率,延迟钢筋开始锈蚀的时间,降低锈蚀钢筋的质量损失率。

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纺织助剂
有机硅具有独特的硅氧键结构Si-O-Si,赋予较大的键角和键长,分子间作用力小,不像一般的有机分子容易结晶,因此,透气性良好;其较高的键能,使有机硅聚合物具有突出的耐热性和优异的柔软性;其分子链的螺旋结构和甲基伸向外侧,使之具有极低的表面张力,良好的拒水功能;硅氢键(Si-H)具有较大的活性,能在高温和金属盐作用下发生水解、缩合交联成膜;有机硅季胺盐的活性基团,有抗菌、防霉的功能,由于结构上的特殊性,而成为性能优异、无气味的纺织印染助剂。

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塑料、橡胶
在塑料和橡胶行业,硅烷的独特性质被用于提高性能和改善工艺性能。硅烷在橡胶和塑料的配方中充当填料的偶联剂和分散剂,在聚丙烯的合成中充当聚合改性剂以提高等规度,在聚乙烯均聚物和共聚物的合成中充当交联剂增加交联点。

1. 橡胶混炼:由于在增强型橡胶中使用无机填料取代炭黑带来的好处,硅烷在有机橡胶业界内得到了广泛的应用,和使用炭黑相比,白炭黑和其他用于增强橡胶的无机填料能使橡胶获得独特更有益的物理和机械性能。2. 塑料配方:用于聚乙烯交联制造电线护层材料:在含有过氧化物加热到适当温度的挤出机中,产生硅烷改性的含有三烷氧基甲硅烷基侧链的聚乙烯。

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铸造
铸造生产过程中,使用天然和合成树脂作为型、芯砂粘结剂,但由于砂子和树脂间的结构和性质差异很大,它们之间不易产生化学键结合,也不能相互渗透和溶解,主要是靠界面上分子间的相互吸引力,因此,单纯地增大面积和数量是不够的,铸造材料中通常用偶联剂来增强粘结作用,即增强树脂模——砂粒界面间的联结力。加入硅烷偶联剂不仅能提高树脂砂的强度,并能将树脂和砂粒通过化学反应有机结合,降低成本。作为强度要求不是很高的场合,部分氨基硅烷的高沸物在降低成本上考虑也得到了广泛的应用。

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涂料、油墨   

硅烷在无机和有机组分之间形成共价键的独特能力和硅氧结合的内在稳定性,硅烷赋予这些材料具有抵御物理、化学、环境和热降解等性能。

硅烷单体以有机官能烷氧基硅烷的形式广泛用于涂料,起粘结促进剂、颜料处理和交联剂的作用。无机烷基官能团和多种有机官能基团结合,使有机聚合物和无机表面(如染料、填充物、玻璃和金属材料)形成共价键但为了获得来自硅烷的优性能,硅烷的反应性官能团和可水解的烷氧基官能团必须和涂料或油墨中有机聚合物的化学性质相匹配。

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玻璃纤维增强材料
玻璃极容易亲水,能把水份吸附到界面之上,从而导致玻纤和树脂之间结合力的减弱,硅烷偶联剂是玻璃纤维增强聚合物的关键组分之一,能起到改善玻璃纤维和树脂的粘合性能的作用,大大提高了玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能,目前,在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍,用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的60%以上,依据成膜树脂化学结构的不同,普遍应用于玻纤的偶联剂品种是环氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基等带反应官能团的硅烷。

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胶粘剂   

为改善有机胶粘剂的某些性能(如干/湿粘结力、机械性能、储存稳定性、耐热性、耐潮性、耐候性等),或是为降低有机胶粘剂的成本,经常要在胶粘剂中加入一些无机填料。如果填料预先用硅烷偶联剂加以处理,因填料表面的极性基团与硅烷偶联剂发生了化学反应,从而可大大减少了填料与树脂的结构化作用,不仅使填料对胶粘剂基体树脂的相容性和分散性大大提高,而且显著降低了体系的粘度,因而可增大填料用量。对于玻璃、二氧化硅之类表面带有大量羟基的填料,而对于碳酸钙、石墨等表面不带羟基的填料,则完全无效。

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填料改性   

填料现已逐渐变成重要的有机聚合物添加剂和改性剂,对降低生产成本和提高产品的性能起着重要的作用,填料表面的羟基通常是亲水的,和有机聚合物呈现出不相容的特性,如烷氧基硅烷适合用于处理矿物的表面,矿物表面的羟基和硅烷水解产生的羟基缩合,硅烷上的有机端朝外,这样就使矿物在聚合物中更好的分散开来,不容易团聚,可提高树脂和填料的偶联,甚至可使填充物变成增强添加剂。硅烷化处理可以通过以下方式改善产品的工艺性能、力学性能和持久性。


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