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偶联剂的使用目的和方法

时间:2013-12-12 09:54来源:未知 作者:admin 点击:
偶联剂是两性结构化合物,按其化学结构可分为硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类及铝钛复合类。在爱游戏老版本下载 领域使用最多的是硅烷偶联剂,钛酸酯类偶联剂。 偶联剂的使用目的。偶联剂的

       偶联剂是两性结构化合物,按其化学结构可分为硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类及铝钛复合类。在爱游戏老版本下载 领域使用最多的是硅烷偶联剂,钛酸酯类偶联剂。

偶联剂的使用目的。偶联剂的使用目的有两个。

提高复合材料界面的粘接力

偶联剂用于存在界面的复合材料中,为的是改善树脂基材和组成物的界面状态。例如,在纤维增强塑料(FRP)中玻璃纤维和树脂的界面状态时非常重要的。界面的粘接承担着纤维和基材之间力的传送,如果界面粘接不强固的话就不能充分发挥复合的功能。为了提高这种粘接力,就要使用偶联剂。因此,FRP的发展带动了偶联剂的进步。提高填充石英粉等无机填料的环氧组成物的作业性和物理力学性能,改善经济性。

偶联剂的使用方法。大体分成两种方法:

将用于复合材料的纤维或无机填料粒子进行前期处理的方法。向作为基质的树脂或者树脂/填料混合体直接添加偶联剂的方法。

硅烷偶联剂的结构

硅烷偶联剂具有如下结构:RSiOR3式中,R为有几官能基(氨基,硫醇基,乙烯基,环氧基等,)OR为无机官能基(烷氧基)有机官能基与树脂化学结合,无机官能基(烷氧基)和玻璃、二氧化硅等无机质反应,在复合材料界面粘接中起“桥梁”作用,加强粘接力。烷氧基在玻璃表面上的反应,首先与水分解生成硅醇,与比例表面的SiOH进行缩合反应,形成共有键(—O—),醚键的形成有利于粘接力的提高。在爱游戏老版本下载 复合材料中,通常使用具有有机官能基氨基或环氧基的硅烷偶联剂。

硅烷偶联剂的产品特性

硅烷偶联剂的用量很少,只要加入基料量的1%~3%就可使复合材料的物理、化学性能得到明显的改善或提高。但是硅烷偶联剂无机官能基的反应型受无机质的种类影响,所以所有的复合体系不可能期待有相同的改善效果,这点需要注意的。无机质的种类不同,硅烷偶联剂的改性效果亦不一样。

硅烷偶联剂用于纤维缝合材料(层压板)。

经硅烷处理过的玻璃纤维爱游戏老版本下载 层压板的电气性能及弯曲强度。玻璃纤维布经硅烷处理后,爱游戏老版本下载 层压板的电性能和力学性能,特别是在吸湿条件下的性能有明显改善。

硅烷偶联剂用于无机填料粒子填充爱游戏老版本下载 。

钛系偶联剂结构通式与硅系无机官能基是三烷氧基相对应,只有单烷氧基RO—,这是钛系偶联剂的最大特征。钛系中烷氧基对无机质的反应历程和硅系不同,不经水解反应,以一步反应进行。

钛系偶联剂最大的作用时降低填充无机粒子组成物的黏度,改善作业性,再有就是由于高填充使成本降低。这是单烷氧基所致的效果。

与爱游戏老版本下载 复合的增强基材主要是玻璃纤维、碳纤维、芳香聚酸胺纤维、硼纤维等。纤维增强塑料(FRP)制品具有成形容易、质量轻、强度高、耐药品性及电气性能优良等特点。因此在民用工业、军事工业级高端技术领域广泛使用。

各种增强基材的特性及其复合材料的特性。和金属木材等其他材料相比,增强基材共有的特点是高强度、高刚性。

纤维基材的形态有长纤维、短纤维、纤维布、无纺布等。纤维增强塑料的成型方法有多种:手糊法,喷射法、注射法、长丝缠绕法、离心成型法、真空袋法,压力袋法,热压罐法,对模热压法,BMCSMC法等。在实际应用时可根据产品要求特性和成型方法去选择纤维基材的形态。

玻璃纤维是最早用于复合材料的。按玻璃纤维的成分可分为有碱、中碱、低碱和微碱玻璃纤维(有时亦称无碱玻璃纤维);高强度玻璃纤维(代号S)和高模量玻璃纤维(代号M)。玻璃按耐热性分为E玻璃,C玻璃及S玻璃。无碱(E)玻璃纤维有优异的力学性能,拉伸强度等。一般玻璃制品的拉伸强度(10~20kg/mm2,而制成纤维之后直径5um纤维的拉伸强度最高可达300kg/mm2,比前者提高15~30倍。另外有优异的电性能,化学稳定性好(耐水、耐碱,耐酸稍差),耐热、不燃烧。其缺点是材料性脆、柔性差,耐磨耐折性差,因此必须对玻璃纤维进行化学处理,提高其柔软性和耐磨折性。

为了提高玻璃纤维和环氧树的黏着性,玻璃布需用硅烷偶联剂处理。处理时将玻璃布浸泡在处理液里,通过干燥塔进行干燥偶联剂附着量大约为0.1%~0.5%。处理剂是否合适,对层压板吸湿后的绝缘电阻和机械强度会产生影响。出现差别的原因是处理液和树脂体系亲和性不同。处理剂和处理量对其有些影响。

碳纤维一般采用人造纤维,例如胶粘纤维,醋酸纤维及聚丙烯纤维(PAN)等制造。目前各国多采用聚丙烯腈纤维为原料制造碳纤维。碳纤维是一种高强度、高模量的高性能纤维,其特点是耐摩擦,其摩擦力和磨耗小;有导电性;耐热、热膨胀系数小,尺寸稳定性好等。碳纤维按其力学性能分类有普通型、中强中模型及高强高模型等。

碳纤维的缺点是与树脂润湿性、黏附性较差,在制备复合材料前,须对纤维进行表面活化处理,以增强纤维与树脂基体的增减剪切强度。碳纤维是纤维状的炭材料,其化学组成中碳元素占总质量的90%以上。碳原子间的结合方式为石墨状,形成石墨晶格结构,不同品种规格的碳纤维具有不同的石墨化程度。碳纤维表面十分粗糙。经表面处理后,表面粗糙度明显提高,有利于与聚合物基体的机械“锚固”。碳纤维表面可能含有一种多种官能团,如低浓度的羧基和羟基及其他官能团。将碳纤维进行表面处理,可提高表面官能团的浓度。

碳纤维复合材料由于密度小、质量轻、高的比强度、比模量和断裂应变,加之耐热、耐低温及尺寸稳定,使其成为理想航天航空材料,在人造卫星的主结构,天线太阳能电池帆板、航天飞机,各种战机,导弹、火箭、吸波涂料等方面得到应用。碳纤维增强聚合物复合材料还被应用于高速车辆、赛车、赛艇、纤维机械、体育用品、钓鱼竿、登山用具、武器等。建筑上用于桥梁加固。

硼纤维是一种将硼元素通过高温化学气相法沉积在钨丝的表面的高性能增强纤维,具有很高的比强度和比模量。其制备方法还是在连续移动的钨丝或碳丝基体上,三氯化硼与氢气的混合物加热至1300℃,发生下列反应,反应生成硼沉积在钨丝上,制得直径为100~200um的连续单丝硼纤维。

美国Textron systems公司除生产硼纤维(主要有两种,其直径分别为100um140um)外,同时生产硼纤维预浸带,主要产品有中温固化的5505/环氧预浸带(121/60min,固化压力0.34~0.59MPa,后固化191/120~240min)。硼纤维与环氧的预浸料多用于飞机金属机体修补。

国内亦称聚芳酰胺纤维,有机纤维。学名聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)。是以对苯二甲酰氯或对苯二甲酸和对苯二胺为原料,在强极性溶剂中,通过低温溶液缩聚或直接缩聚反应而得.力学性能好。拉伸强度高,单丝强度可达3773MPa;冲击性能好,大约为石墨纤维的6倍;弹性模量高,可达(1.27~1.577×1015MPa;断裂伸长率可达3%热稳定性好。耐火而不熔(可达487℃),在高温作用下,直至分解不发生变形,能在180℃下长期使用。芳纶纤维的热膨胀系数和碳纤维一样具有各向异性的特点。化学稳定性。具有良好的耐介质性能,对中性化学药品的抵抗力较强,但易受各种酸碱的浸蚀,尤其是强酸的浸蚀。由于结构中存在极性的酰胺键故使其耐水性不好。

芳纶纤维由于性能优异,作为复合材料在航空航天军事工业及民用工业取得广泛应用。在航空方面,主要用作各种整流罩、机翼前缘、襟翼、方向舵、安定面翼尖、尾椎、应急出口系统构件、窗框、天花板、舱壁、地板、舵门行李架及座椅等。采用芳纶复合材料,可比玻璃纤维复合材料的适量减轻30%。航天方面,主要用作火箭发动机壳体和压力容器,宇宙飞船的驾驶舵,氧气、氮气和氦气的容器,通风管道等。军事方面,可用作防护材料如坦克、装甲车、飞机、艇的防弹板以及头盔和防弹衣等。芳纶纤维增强复合材料可大幅度减轻制品的质量,所以在民用工业方面应用也十分广泛。在体育用品方面已成功地用于许多运动器材。例如高尔夫球棒、网球拍、标枪、钓鱼竿、滑雪橇等。

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