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硅烷偶联剂做为附着力促进剂的应用

       硅烷偶联剂做为常用的附着力促进剂之一,其增进附着力作用对于不同的无机底材有着不同的效果 ,并非对所有无机底材都有好的增进附效果。一般来说,硅烷偶联剂对于吸收性的无机物表面与元素 ,如含有烃基的玻璃、石英 、铝、锌和铁等 ,可形成共价键 ;氧化镁、高岭土、滑石粉、二氧化钛等与硅烷偶联剂的反应活性中等;对于非吸收的无机物表面 ,如石墨、硼、碱金属和碱土金属氧化物 ,则无法与硅醇形成共价键 , 其附着强度则相对*差。

       配方中添加了硅烷偶联剂的涂料在涂布施工后 ,硅烷向底材的接口迁移 ,遇到无机表面的水分 ,可水解生成硅醇基 , 进而和底材表面上的羟基形成氢键 , 或缩合成Si-O-M (M代表金属、玻璃等无机表面) 共价键 ; 而硅烷上的R有机官能基团则与涂料树脂或固化剂进行反应 、键结或形成纠结缠绕 , 从而达到增进附着的作用。同时硅烷各分子间的硅醇基也会与涂膜相互缩合形成网状结构。


      硅烷偶联剂需完成上述的三个过程才能达到增进附着的效果 ,同时增进涂膜耐水、耐湿气与耐盐雾性。因此,硅烷偶联剂做为附着力促进剂的选择必须遵循下列几点原则:

       1、树脂、固化剂具有反应基团,可与硅烷上的R有机官能基团反应;对于热塑性树脂基料则应选择属性、极性相似的硅烷 ,使树脂基料与硅烷的有机官能基容易纠结缠绕。

       2、硅烷的有机官能基与树脂或固化剂的反应速率必须与涂料树脂、固化剂的反应速率相当,以确保硅烷上的官能基能在树脂与固化剂交联过程中反应结合到涂膜基料上。

       3、硅烷偶联剂作为附着力促进剂时 , 需保持其稳定性及足够的迁移能力 , 让硅烷偶联剂能迁移到底材与涂膜的接口上, 发挥偶联、增进附着的作用。通常在微酸性的环境中硅烷可保持水解安定性。

       硅烷偶联剂在完成水解与底材形成氢键或共价键后 , 并与基料中的树脂或固化剂形成牢固的化学键结 , 则硅烷与基料能在底材的交界层中相互作用 , 形成相互滲透的网状结构 , 增强了内聚力与耐水解稳定性 , 使应力能由高模量的底材向低模量的漆基转移 , 达到增进涂层附着和耐水解稳定性。添加硅烷的成膜在浸水时 , 其所形成的键会断开, 并重新接上 , 从而使附着力恢复 。由于浸水越久 , 键水解断开的程度会越高 , 实际键断重新接上的程度和所需时间与偶联剂的偶联强度和化学键结有关。 

        硅烷偶联剂做为附着力促进剂,在应用过程中亦需留意下列事项:

        1、非极性硅烷偶联剂贮存过程中避免水汽进入 , 以防硅烷偶联剂水解后自身缩合失效。

        2、配方中如含有可与硅烷偶联剂交联结合的无机颜、填料 , 则会在贮存、成膜过程中吸附消耗部分硅烷偶联剂 , 此时需添加过量的硅烷偶联剂以达到预期的增进附着效果。

        3、硝基漆中含水分及强酸 ,容易造成硅烷偶联剂的不稳定,应避免把硅烷偶联剂直接应用于硝基漆体系。

        4、对于配方中含可接受性颜、填料或硅烷偶联剂与基料体系不相容时 , 可以采用打底的方式 , 合适的硅烷偶联剂稀释成溶液 ,确保打底的膜厚在1微米左右 , 干燥后即可在表面涂一般涂层。


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