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什么是環(huán)氧硅烷偶聯(lián)劑

在硅表面涂上 3-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷的混合物，可改善硅表面（如玻璃）與有機(jī)樹脂（如聚酰胺）的粘合。

美國(guó)專利 3,702,783 EPOXY SILANE COUPLING AGENTS Robert C. Hartlein, Dow Corning Corporation, Midland, Mich. 48640- 無圖紙。1970 年 9 月 4 日提交，序列號(hào) 69,979 Int. Cl. (303a 25/02 US. Cl. 本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的偶聯(lián)劑。一方面，本發(fā)明涉及改進(jìn)環(huán)氧樹脂與玻璃纖維的粘合。

環(huán)氧官能硅烷偶聯(lián)劑是眾所周知的偶聯(lián)劑，可提高各種有機(jī)樹脂與固體硅表面的粘結(jié)強(qiáng)度。一種特別有用的硅烷是 3-縮水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷，它可用于玻璃-樹脂體系，其中的樹脂包括環(huán)氧樹脂、烯丙基酰胺、丙烯酸酯、酚類、三聚氰胺和聚硫化物。

通過本發(fā)明的實(shí)踐，將甲基官能硅烷與環(huán)氧官能硅烷混合，提供了一種改進(jìn)的硅烷偶聯(lián)劑。

因此，本發(fā)明的目的是提供一種高效、經(jīng)濟(jì)的硅烷偶聯(lián)劑。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是改進(jìn)硅表面與有機(jī)樹脂之間的粘合。

本發(fā)明的這些目的和其他目的對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種物品，該物品包括一種固體硅質(zhì)材料，其表面涂有一種混合物，該混合物主要由以下物質(zhì)組成：(a) 30-70重量％的式 C 2 CHCH:O (CHmSKOR)的硅烷；

其中 R 是 1 至 3 個(gè)碳原子的低級(jí)'烷基；和 (b) 30 至 70 重量％的式 CH Si(OR)硅烷，其中 R 如前所定義。

環(huán)氧官能硅烷 (a) 包括 0 r CHCH:0(CH );Sl(OCH:)

C C QCHCHACKCHzhSKOCZ BN 和 O C CHCH20(CH2) Si(O C1111)：

本發(fā)明可使用 3-縮水甘油氧基丙基官能團(tuán)硅烷的混合物。甲基硅烷（b）包括甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丙氧基硅烷及其混合物。

使用硅烷混合物的硅質(zhì)基底可以是玻璃纖維、石棉、碎石英、云母、砂、玻璃板等。玻璃纖維包括玻璃纖維粗紗、紗線、磨碎的纖維、纖維股、纖維束或纖維織物，它們?cè)谛纬稍鰪?qiáng)塑料復(fù)合材料時(shí)特別有用。

硅烷混合物可以任何方便的方式涂抹到硅質(zhì)材料上，例如浸漬或噴涂。在處理玻璃纖維時(shí)，最好在擠出纖維時(shí)在擠出套管上涂抹硅烷混合物。硅烷可以從含有其他成分（如聚醋酸乙烯酯等成膜粘合劑）的上漿水溶液中加入。上漿液中的其他成分不應(yīng)與硅烷發(fā)生反應(yīng)。

如果使用水溶液，硅烷的用量應(yīng)足以使硅烷混合物在溶液中占 0.01 至 5 重量百分比。此濃度可使硅基材上的硅烷有效負(fù)載量大于 0.01 重量百分比。以硅質(zhì)材料的重量為基準(zhǔn)，硅烷在硅質(zhì)基材表面的負(fù)載量最好在 0.1 至 2.0 重量百分比之間。施用硅烷混合物后，可讓處理過的硅質(zhì)材料風(fēng)干，或通過加熱加速干燥。

環(huán)氧硅烷是眾所周知的偶聯(lián)劑，但鑒于混合物中的甲基三烷氧基硅烷成分缺乏活性官能團(tuán)，硅烷混合物提供的玻璃-樹脂層壓板強(qiáng)度高于用含有同等濃度的 3-縮水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷溶液處理的玻璃層壓板強(qiáng)度，這是意料之外的。在使用環(huán)氧樹脂的樹脂層壓板中，這種強(qiáng)度的提高是顯而易見的。因此，當(dāng)處理過的玻璃與這些樹脂一起使用時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生雙重優(yōu)勢(shì)：硅烷混合物的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市售硅烷，但強(qiáng)度卻高于單獨(dú)使用活性硅烷。

因此，本發(fā)明改進(jìn)了玻璃纖維的施膠方法，以加強(qiáng)與環(huán)氧樹脂的粘合力，該改進(jìn)包括在玻璃纖維上涂敷一種施膠組合物，該組合物含有 0.01%至 5%（按重量計(jì)）的 3-縮水甘油氧基丙基三烷氧基硅烷和甲基三烷氧基硅烷的定義混合物。

適用于本發(fā)明這一方面的環(huán)氧樹脂包括表鹵素二鹵代醇與多羥基醇（最好是多羥基酚）的無鹵縮合產(chǎn)物。多氫酚可以是酮或醛與酚的縮合產(chǎn)物。由雙酚 A 和環(huán)氧氯丙烷衍生的低分子量環(huán)氧樹脂尤其適用于玻璃-樹脂層壓板的制造。這些環(huán)氧樹脂的胺固化劑或固化劑包括胍、二苯基胍、哌啶、三乙醇胺、哌嗪、六亞甲基四萘胺和亞烷基烯丙基酰胺，如三亞乙基四胺、四亞乙基五胺和五亞乙基六胺。

氨基樹脂也可用于本發(fā)明的實(shí)踐中。這些材料是眾所周知的，是三聚氰胺和甲醛或尿素和甲醛的反應(yīng)產(chǎn)物。聚酰胺和聚丙烯酸酯也可與環(huán)氧官能硅烷反應(yīng)。

本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案是玻璃纖維或其他硅質(zhì)材料涂上一層硅烷混合物，該混合物主要由約 35 至 45 重量百分比的 S-縮水甘油-氧丙基三甲氧基硅烷和 55 至 65 重量百分比的甲基三甲氧基硅烷組成。用這種特殊混合物處理過的玻璃纖維，在與環(huán)氧樹脂一起制成復(fù)合材料制品時(shí)，具有極高的強(qiáng)度。

下面的例子說明了所附權(quán)利要求中描述的本發(fā)明。

實(shí)例將 3-縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷的各種混合物加入充足的水中，形成 0.125 重量百分比和 0.5 重量百分比的硅烷溶液。為了進(jìn)行比較，還制備了含有 0.125 和 0.5 重量百分比的 3-g1ycidoxypropyltrimethoxysilane 的溶液。將經(jīng)過熱清洗的編織 E 玻璃樣品浸入硅烷溶液中。玻璃布在室溫下干燥 30 分鐘，然后在 230 華氏度下加熱 7 分鐘。處理過的玻璃纖維布浸漬環(huán)氧樹脂后疊成 14 層的層壓板。環(huán)氧樹脂是兩摩爾環(huán)氧氯丙烷和一摩爾雙（對(duì)羥基苯基）二甲基甲烷的縮合產(chǎn)物。這種聚合物的環(huán)氧當(dāng)量重量為 187 至 193。所使用的催化劑是偏苯二胺，添加量為環(huán)氧樹脂重量的 13%。

環(huán)氧樹脂層壓板在 150 攝氏度下用壓力機(jī)固化 30 分鐘后，測(cè)定固化層壓板的抗彎強(qiáng)度（干抗彎強(qiáng)度）。其他層壓板在沸水中浸泡兩小時(shí)，取出后立即浸入冷水中。從冷水中取出層壓板，擦干并進(jìn)行測(cè)試，以確定與干撓強(qiáng)度相比的強(qiáng)度保持率。硅烷處理成分和強(qiáng)度值列表如下：

處理，玻璃上的硅烷層壓板特性重量百分比、

重量百分比、3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷強(qiáng)度三甲氧基硅烷氧硅烷（p.s.i.

解決方案：

上表中的數(shù)據(jù)表明，按照本發(fā)明處理過的層壓板，其物理性能優(yōu)于僅用所述硅烷混合物中的反應(yīng)組分處理過的玻璃層壓板。

合理的修改和變化屬于本發(fā)明的范圍，本發(fā)明改進(jìn)了用于硅表面涂層的硅烷偶聯(lián)劑。

本發(fā)明要求

一種改進(jìn)的玻璃纖維施膠方法，該改進(jìn)包括用一種水性施膠組合物涂覆所述玻璃纖維，該組合物含有 0.01 至 5 重量％的硅烷混合物，該混合物主要包括

(a) 30%至 70%的硅烷，其式中 R 為包含 1 至 3 個(gè)碳原子的烷基；

(b) 30-70%的式 CH Si (O'R) 硅烷，其中 R 如上定義。

權(quán)利要求 1 的方法，其中硅烷(a)為 A 3.權(quán)利要求 2 的方法，其中硅烷(b)為 CH Si(OCH 4.權(quán)利要求 3 的方法，其中硅烷(a)的含量為混合物重量的 35%至 45%，硅烷(b)的含量為混合物重量的 0%至 0%。

注意

本專利由 Robert C Hartlein 發(fā)明，文章來源于谷歌專利，來源網(wǎng)址：https://patents.google.com/patent/US3702783A/en。