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有機硅烷偶聯(lián)劑的選擇一般以有機硅烷偶聯(lián)劑的試驗數(shù)據(jù)為準(zhǔn),準(zhǔn)確無誤。預(yù)測硅烷偶聯(lián)劑并不容易。使用有機硅烷偶聯(lián)劑后增加的粘接強度是由一系列復(fù)雜因素綜合作用的結(jié)果,如浸潤、表面能和邊界層吸附、極性吸附、酸堿作用等。
硅烷偶聯(lián)劑的作用和效果得到了認(rèn)可和肯定,但為什么微量的偶聯(lián)劑對界面的影響如此之大,對復(fù)合材料的性能影響如此之大,還沒有一套完整的偶聯(lián)機理來解釋。硅烷偶聯(lián)劑對兩種不同性質(zhì)材料的界面機理有很多研究,并提出了化學(xué)吸附和物理吸附兩種理論。其中化學(xué)理論最為古老,但也是迄今為止被認(rèn)為較為成功的一種理論。
該理論認(rèn)為,偶聯(lián)劑中含有一種化學(xué)官能團(tuán),能與玻璃纖維表面的硅烷醇基團(tuán)和其他無機填料表面的分子形成共價鍵;此外,偶聯(lián)劑中還含有一種與聚合物分子鍵合的不同官能團(tuán),為了獲得良好的界面鍵合,偶聯(lián)劑起著無機和有機面之間相互連接的橋梁作用。以硅烷偶聯(lián)劑為例說明其價態(tài)理論。如丙基三乙氧基硅烷銨,使用時先與無機填料(如玻璃纖維等)反應(yīng),硅烷先水解成硅醇,然后以硅醇為主與無機填料表面發(fā)生脫水反應(yīng)。
將硅烷偶聯(lián)劑直接加入膠粘劑組合物中,作為基體樹脂的用量一般為 1~5%。涂膠后通過分子擴散作用,偶聯(lián)劑分子遷移到粘接界面產(chǎn)生偶聯(lián)效應(yīng)。對于固化型膠粘劑,應(yīng)將膠水放置一段時間后進(jìn)行固化,使偶聯(lián)劑完成遷移過程,才能獲得良好的效果。實際使用中,偶聯(lián)劑往往在表面形成沉淀,而真正起作用的是單分子層,因此,硅烷偶聯(lián)劑的用量不必太多。