硅烷偶聯(lián)劑水解工藝研究【文獻(xiàn)綜述】

1、<p><b>　　畢業(yè)論文文獻(xiàn)綜述</b></p><p><b>　　化學(xué)工程與工藝</b></p><p>　　硅烷偶聯(lián)劑水解工藝研究</p><p>　　一、選題的背景和意義</p><p>　　硅烷偶聯(lián)劑是一種可以把兩種不同性質(zhì)的物質(zhì)通過(guò)化學(xué)或物理作用結(jié)合起來(lái)的一種改善型助劑。最

2、早是20世紀(jì)40年代由美國(guó)聯(lián)合碳化合物公司和道康寧公司首先開(kāi)發(fā)的，最初是把它作為玻璃纖維的表面處理劑而應(yīng)用在玻璃纖維增強(qiáng)塑料中[1]。硅烷偶聯(lián)劑是一類(lèi)具有有機(jī)官能團(tuán)的硅烷，在塑料、填充復(fù)合材料、環(huán)氧封裝材料、彈性體、涂料、粘合劑和密封劑等方面有著廣泛的應(yīng)用。使用硅烷偶聯(lián)劑可以大大的改進(jìn)上述材料的機(jī)械性能、電氣性能、耐水性、難燃性、粘接性以及工藝操作等。迄今為止，硅烷偶聯(lián)劑已經(jīng)成為材料工業(yè)必不可少的助劑之一，是有機(jī)硅工業(yè)四大下游分支之一[

3、2]。</p><p>　　硅烷偶聯(lián)劑水解的程度直接影響硅醇與材料的作用結(jié)果，因?yàn)橹挥泄璐紗误w才能與材料形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，有資料證明：新配置的乙烯基三甲氧基硅烷水溶液中含有82%的單體，15%的二聚體和3%的三聚體，放置至出現(xiàn)沉淀，結(jié)果單體為34%，二聚體為23%，三聚體為30%以及13%的四聚體。由此可知，隨著硅醇縮聚成低聚合度的硅氧烷，含硅烷三醇的水解產(chǎn)物的溶解度降低。出現(xiàn)渾濁意味著體系中硅烷完全縮合成硅氧烷高

4、聚體，此時(shí)硅烷偶聯(lián)劑失去了其應(yīng)有的功能。因此，有必要了解硅烷偶聯(lián)劑的水解機(jī)理[3]。</p><p>　　二、相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài) </p><p>　　2．1 硅烷偶聯(lián)劑水解程度的檢測(cè)方法有：</p><p><b>　　電導(dǎo)率測(cè)定法；</b></p><p><b>　　渾濁程度觀測(cè)法；</b&

5、gt;</p><p>　　紅外光譜檢測(cè)法；[3]</p><p>　　硅烷偶聯(lián)劑水解程度測(cè)定是水解工藝中的難點(diǎn)，常規(guī)化學(xué)測(cè)定方法和某些對(duì)體系產(chǎn)生干擾的測(cè)定方法，均會(huì)導(dǎo)致水解平衡的破壞，不能有效監(jiān)測(cè)硅烷的水解程度。有資料表明[4]：光學(xué)測(cè)定法和電導(dǎo)率測(cè)定法能直接在線監(jiān)測(cè)硅醇的生成，不對(duì)體系帶來(lái)干擾和破壞。其中電導(dǎo)率測(cè)定法設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便。且硅烷和去離子水的電導(dǎo)率很低，而水解產(chǎn)物硅醇和醇的

6、電導(dǎo)率較高，即使溶劑中采用了醇，因其在反應(yīng)前后量不變而對(duì)體系電導(dǎo)率變化無(wú)影響，所以硅烷體系在水解過(guò)程中電導(dǎo)率會(huì)逐漸增大，一定時(shí)間后反應(yīng)達(dá)到平衡，相應(yīng)電導(dǎo)率值也穩(wěn)定在某一值，這表明水解已經(jīng)達(dá)到平衡，此時(shí)硅醇含量為該水解條件下的最大量。因此，本實(shí)驗(yàn)采用電導(dǎo)率法在線測(cè)硅烷偶聯(lián)劑水解程度。實(shí)驗(yàn)所用的各種材料的電導(dǎo)率如下表：</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)材料電導(dǎo)率</b></p>&

7、lt;p>　　實(shí)驗(yàn)材料：硅烷偶聯(lián)劑KH570、F8261，乙醇，鹽酸，醋酸，氫氧化鈉，去離子水。</p><p><b>　　主要材料介紹：</b></p><p><b>　　KH-570：</b></p><p>　　分子式：；名稱(chēng)：γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷；國(guó)外牌號(hào)為A-174（美國(guó)聯(lián)合碳化物公司）

8、、KBM-503（日本信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社）、SH-6030（美國(guó)道康寧化學(xué)公司）；物化性質(zhì)：本品易溶于多種有機(jī)溶劑中，易水解，縮合形成聚硅氧烷，過(guò)熱，光照、過(guò)氧化物存在下易聚合。沸點(diǎn)：255°C；折光率(nD25): 1.4290±0.001；密度(d425): 1.035-1.045；用途：主要用于改善有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料的粘接性能，特別適用于游離基交聯(lián)的聚酯橡膠，聚烯烴、聚苯乙烯和在光敏材料中作為助劑。</

9、p><p><b>　　F8261：</b></p><p>　　分子式: 、名稱(chēng)：十三氟辛基三乙氧基硅烷、閃點(diǎn)： 97°(206°F)、 分子量：510.37、 密度：1.333 熔點(diǎn)：<-38°、折射率：1.345 、沸點(diǎn)：220°</p><p>　　實(shí)驗(yàn)儀器：機(jī)械攪拌器，數(shù)字電導(dǎo)率儀，傅里葉變換

10、紅外光譜儀，酸度計(jì)。</p><p>　　硅烷偶聯(lián)劑水解溶劑可分為三種：去離子水、醇、去離子水+醇。如果單獨(dú)用去離子水溶解硅烷偶聯(lián)劑KH-570和F8261，則溶液會(huì)分為2層：一層為水相；一層為硅烷偶聯(lián)劑KH-570與F8261混合相，因?yàn)閮烧卟蝗苡谒?。硅烷偶?lián)劑KH-570水解12H后，溶液分層現(xiàn)象消失，但是水解效率會(huì)降低影響其應(yīng)用；硅烷偶聯(lián)劑F8261水解24H后則現(xiàn)象保持不變。所以硅烷偶聯(lián)劑KH-570與F

11、8261均不能單獨(dú)用去離子水區(qū)作為溶劑。從硅烷偶聯(lián)劑水解反應(yīng)平衡來(lái)看也不能單獨(dú)用醇去做溶劑。眾多文獻(xiàn)資料證明了使用去離子水+醇混合溶劑作為硅烷偶聯(lián)劑的水解溶劑為最佳[5]。</p><p>　　三、課題的研究?jī)?nèi)容及擬采取的研究方法、難點(diǎn)</p><p>　　選硅烷偶聯(lián)劑KH570(　γ-（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷)、F8261(十三氟辛基三乙氧基硅烷)，分別在PH值等于1.5、2.0

12、、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0的時(shí)候其水解溶液至渾濁的時(shí)間。</p><p>　　選硅烷偶聯(lián)劑在配比：1：1：1、1：1：10、1：1：18時(shí)水解至渾濁的時(shí)間</p><p>　　不同硅烷偶聯(lián)劑在不同配比下的水解至渾濁時(shí)間</p><p>　　不同硅烷偶聯(lián)劑在不同配比下的水解至渾濁時(shí)間</p><p>　　

13、硅醇縮合是吸熱反應(yīng)，溫度升高有利于縮合反應(yīng)的進(jìn)行。選溫度為20、30、40、50、60時(shí)，硅烷偶聯(lián)劑體系的電導(dǎo)率值。從而選定水解最適宜的溫度。</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)首先對(duì)硅烷偶聯(lián)劑溶解條件的選擇，通過(guò)查找資料及實(shí)驗(yàn)論證得出最佳的硅烷偶聯(lián)劑和溶劑。本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是需要在硅烷偶聯(lián)劑至渾濁時(shí)間內(nèi)檢測(cè)好其PH值以及如何判定硅烷偶聯(lián)劑已經(jīng)至渾濁。難點(diǎn)是硅烷偶聯(lián)劑水解程度的測(cè)定。</p><p>

14、<b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] E.P.普魯特曼等.硅烷和鈦酸酯偶聯(lián)劑[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1987。</p><p>　　[2] 沈璽、高雅男、徐政.硅烷偶聯(lián)劑的研究與應(yīng)用[J].上海生物醫(yī)學(xué)工程。</p><p>　　[3] 王斌、霍瑞亭.硅烷偶聯(lián)劑水解工藝的研究。</p><