L'agent de couplage silane est un type de composé organique de silicium qui contient deux groupes fonctionnels chimiques différents dans sa molécule. Il agit à l'interface entre les matériaux inorganiques (tels que le verre, le métal ou les minéraux) et les matériaux organiques (tels que les polymères organiques, les revêtements ou les adhésifs), liant ou couplant deux matériaux complètement différents. Il améliore l'affinité entre les composés organiques et inorganiques et peut renforcer et améliorer les propriétés physiques et chimiques des matériaux composites, telles que la résistance, la ténacité, les propriétés électriques, la résistance à l'eau et la résistance à la corrosion.
Caractéristiques de performance et avantages
Lors de l'utilisation de polymères organiques renforcés de fibres de verre ou de minéraux, l'interface ou la phase interfaciale entre le polymère et les matériaux inorganiques implique des interactions complexes entre de nombreux facteurs physiques et chimiques. Ces facteurs sont liés à la force résultante, à la résistance physique, au coefficient d'expansion, au gradient de concentration et au maintien des performances du produit. La force destructrice importante qui affecte l’harmonie est la migration de l’eau vers la surface inorganique hydrophile améliorée. L'humidité érode l'interface et endommage l'adhérence.
Agent de couplage silane peut non seulement être utilisé comme agent de pontage élastique entre les substrats, c'est-à-dire pour améliorer l'adhésion entre deux matériaux ayant des propriétés chimiques différentes, de manière à améliorer l'isolation mécanique, électrique, anti-vieillissement, hydrophobe et d'autres propriétés complètes des produits ; Il peut également être utilisé comme modificateur de surface des matériaux, en leur conférant des propriétés imperméables, anti-statiques, anti-moisissure, anti-odeur, anti-coagulation et d'inertie physiologique ; Il peut également être utilisé comme agent de durcissement réticulant pour les systèmes polymères non réticulés afin d'obtenir un durcissement à température ambiante et sous pression. Dans les matériaux composites, la sélection du silicium approprié peut augmenter la résistance à la flexion du matériau composite de plus de 40 %. Les agents de couplage au silane améliorent également la force de liaison entre les revêtements et les adhésifs, tout en augmentant la résistance à l'humidité et à d'autres conditions environnementales difficiles.
Les autres avantages que les agents de couplage au silane peuvent offrir comprennent :
1. Meilleur mouillage des matériaux inorganiques
2. Composé de viscosité inférieure
3. Surface plus lisse des matériaux composites
4. Réduire l'effet inhibiteur des matériaux inorganiques sur les catalyseurs composites thermodurcissables
5. Plastique renforcé plus clair et plus transparent
Principes de sélection des agents de couplage silane
La correspondance des groupes fonctionnels organiques sur les atomes de silicium avec le type de résine polymère à lier peut guider l'utilisation de l'agent de couplage silane à utiliser dans des applications spécifiques. Les groupes organiques sur le silane peuvent être des groupes organiques réactifs (tels que des groupes fonctionnels organiques) ou des groupes organiques non réactifs. Ces groupes fonctionnels peuvent être hydrophobes ou hydrophiles, ou posséder diverses propriétés de stabilité thermique. En raison des différentes structures organiques, les paramètres de solubilité des groupes fonctionnels varient ; Dans une certaine mesure, cela affectera l'interpénétration entre le système polymère et le système siloxane utilisé pour le traitement de surface. Le tableau 1 répertorie certaines caractéristiques courantes des substituants organiques utilisés pour les atomes de silicium. La sélection du silane doit inclure la réactivité chimique, la solubilité, les caractéristiques structurelles et même la stabilité thermique de l'organosilane avec les mêmes paramètres dans la structure du polymère.
Utilisation de l'agent de couplage silane
1. Méthode de traitement de surface
Cette méthode utilise des agents de couplage silane pour relier les interfaces inorganiques et polymères afin d'obtenir des valeurs de mouillage et de dispersibilité optimales. La méthode de traitement de surface nécessite que l'agent de couplage silane soit acidifié dans une solution diluée pour faciliter un contact suffisant avec la surface traitée. Les solvants utilisés sont principalement de l'eau, de l'alcool ou un mélange d'eau et d'alcool, et l'eau sans ions ainsi que l'éthanol et l'isopropanol non toxiques -peu coûteux sont préférés. À l'exception de l'aminoalkylsilane, les solutions préparées à partir d'autres silanes nécessitent l'ajout d'acide acétique comme catalyseur d'hydrolyse et l'ajustement du pH à 3,5-5,5. Les alkyles à longue chaîne et les phénylsilanes ne conviennent pas à une utilisation sous forme de solutions aqueuses en raison de leur mauvaise stabilité. Au cours du processus d'hydrolyse des chlorosilanes et des acétoxysilanes, de graves réactions de condensation se produiront. Il ne convient pas non plus à la préparation de solutions aqueuses ou de solutions aqueuses d’alcool. Pour l'agent de couplage au silicium ayant une faible solubilité dans l'eau, un tensioactif non ionique avec une fraction massique de 0,1 % à 0,2 % peut être ajouté en premier, puis de l'eau peut être ajoutée pour le transformer en lotion aqueuse à utiliser. Afin d'améliorer les avantages économiques de la stabilité à l'hydrolyse du produit, une certaine proportion de silane non fonctionnel en carbone peut également être ajoutée à l'agent de couplage silane. Lorsqu'il s'agit de matériaux difficiles à coller, des agents de couplage silanes mixtes ou des siloxanes à fonctionnalité carbone peuvent être utilisés en combinaison. Une fois la solution de traitement préparée, elle peut être traitée par trempage, pulvérisation ou brossage. D'une manière générale, les matériaux en blocs, les matériaux granulaires et les fibres de verre sont souvent traités par méthode d'imprégnation ; Les matériaux en poudre sont principalement traités par pulvérisation : si la surface du substrat nécessite un revêtement global, la méthode de revêtement au pinceau est utilisée.
Les domaines d'application des agents de couplage au silane comprennent les revêtements et les encres. L'utilisation de revêtements à base de silicone présente les avantages suivants :
1. Résistance à la corrosion
2. Améliorer l'adhérence
3. Améliorer les propriétés rhéologiques
4. Améliorer la dispersibilité des colorants et des charges
5. Résistant aux UV
6. Imperméable et résistant aux produits chimiques
Les revêtements en caoutchouc synthétique et en résine rencontrent souvent des problèmes d'adhérence sur les surfaces métalliques et silicatées hydrophiles, en particulier dans les environnements de marée haute, d'eau ou de sel. L'effet protecteur du revêtement repose sur le promoteur d'adhérence présent sur la surface du substrat. Qu'ils soient utilisés comme additifs de revêtement ou comme apprêt, les agents de couplage silane peuvent améliorer les performances du revêtement.