納米SiO-,2-的改性及其在紫外光固化膠粘劑中的應(yīng)用.pdf

1、本文設(shè)計(jì)并合成了一種帶有甲基丙烯酰氧基和聚醚柔性鏈段的長鏈型硅烷偶聯(lián)劑。利用這種長鏈硅烷偶聯(lián)劑對納米SiO2粒子進(jìn)行表面改性，并將其添加到紫外光固化膠粘劑中，考察對膠粘劑的粘度、固化速率以及粘接強(qiáng)度的影響。 新型長鏈硅烷偶聯(lián)劑—甲基丙烯?；弁檠趸已趸柰榈暮铣煞譃閮刹剑菏紫葘⑾┍勖?APP)與三乙氧基硅烷，在氯鉑酸的催化下，通過硅氫加成得到端羥基聚烷氧基硅烷(HPPTES)，進(jìn)一步以三乙胺作酸吸收劑，使HPPTES與甲

2、基丙烯酰氯(MAC)在四氫呋喃中進(jìn)行酯化反應(yīng)得到最終產(chǎn)物。采用紅外光譜(IR)與核磁共振氫譜(1H NMR)對硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，考察了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、聚醚分子量等對反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響，得到了最佳的反應(yīng)條件。 采用共沸蒸餾方法，使SiO2粒子由水相轉(zhuǎn)入異丙醇相中，同時，SiO2粒子從親水性粒子轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水親油的兩親性粒子。在SiO2的異丙醇分散液中，分別采用KH570和自制的長鏈硅烷偶聯(lián)劑MAPPTES 400、MAPP

3、TES 600、MAPPTES1000對納米SiO2粒子進(jìn)行表面改性，通過紅外光譜和TGA證實(shí)了納米SiO2表面均能接枝上一定量的硅烷偶聯(lián)劑。透射電鏡(TEM)觀察表明改性的SiO2粒子均以10～20nm的粒徑均勻地分散在異丙醇中。 采用羥基滴定法測定SiO2粒子的表面羥基，分析了使用不同結(jié)構(gòu)的偶聯(lián)劑改性納米SiO2表觀羥基的變化。考察了MAPPTES600用量對SiO2表面改性后，表觀羥基數(shù)的影響，SiO2的表觀羥基數(shù)隨MAP

4、PTES600的質(zhì)量百分比的增大而逐漸減少，當(dāng)MAPPTES600增加到15％時，表觀羥基數(shù)最少。在相同質(zhì)量百分比用量下，發(fā)現(xiàn)采用分子量較大的MAPPTES1000對納米SiO2進(jìn)行改性時，使得SiO2粒子的表觀羥基數(shù)量最少。原因在于長鏈聚醚鏈段還存在著對SiO2表面羥基的包裹和氫鍵作用。 對添加了改性SiO2的紫外光固化膠粘劑固化物進(jìn)行超薄切片并進(jìn)行透射電鏡(TEM)分析，發(fā)現(xiàn)小分子偶聯(lián)劑(KH570)改性的納米SiO2以10

5、0～300nm左右的團(tuán)聚體存在于膠粘劑基體中，而自制的MAPPTES改性的納米SiO2粒子則以10～20nm的粒徑均勻分散于膠粘劑基體中。SiO2的最佳填充量為2％，繼續(xù)增加SiO2填充量，SiO2在膠粘劑基體中會出現(xiàn)團(tuán)聚。 考察了在紫外光固化膠粘劑中，引入納米SiO2粒子后，體系流變性能的變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)將納米SiO2添加到UV固化膠粘劑基體當(dāng)中，隨著SiO2用量的增加，膠粘劑的粘度也不斷增高。與未改性的SiO2相比，經(jīng)偶聯(lián)劑改

6、性后，膠粘劑體系的粘度有所降低，這是因?yàn)椴捎门悸?lián)劑改性后，促進(jìn)了SiO2粒子與膠粘劑基體之間的相容性，而經(jīng)MAPPTES改性SiO2填充的膠粘劑，其粘度降低的效果更明顯。 在UV固化膠粘劑中添加納米SiO2，發(fā)現(xiàn)隨著SiO2用量的增加，膠粘劑的拉伸剪切強(qiáng)度與不均勻扯離強(qiáng)度均呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，SiO2用量在2％，膠粘劑的強(qiáng)度達(dá)到最高，這與SiO2在膠粘劑中的分散性相對應(yīng)。相同SiO2填充量下，經(jīng)偶聯(lián)劑改性SiO2填充的膠粘劑

7、的兩項(xiàng)力學(xué)強(qiáng)度均要比未改性SiO2填充的膠粘劑的強(qiáng)度要高。用MAPPTES1000改性SiO2填充膠粘劑的強(qiáng)度提高地最大，相比未改性SiO2填充膠粘劑，拉伸剪切強(qiáng)度提高29.5％，不均勻扯離強(qiáng)度提高38.4％。這是因?yàn)榕悸?lián)劑的改性，改善了SiO2粒子在膠粘劑中的分散性并提高了SiO2粒子與膠粘劑預(yù)聚體與活性單體的相容性與相互作用。 納米SiO2的引入使紫外光固化體系的固化速率減慢，這是由于加入的SiO2粒子吸收了一部分的紫外光而