SILANE-YHTEYSTIEDOT YHTEYSTIEDOT ②

SILANE-YHTEYSTIEDOT YHTEYSTIEDOT

Toiseksi silaanikytkentäaineen vaikutusmekanismi

Silaanikytkentäaineen rooli ja vaikutus tunnetaan ja vahvistetaan, mutta miksi hyvin pieni määrä kytkentäainetta rajapinnalla on niin merkittävä vaikutus komposiittimateriaalin suorituskykyyn, eikä täydellistä kytkentämekanismia ole selitetty. Kytkentäaineiden vaikutusmekanismia kahden eri materiaalin rajapinnassa on tutkittu paljon, ja on esitetty selityksiä, kuten kemiallinen sidos ja fysikaalinen sorptio. Niistä kemiallisen sidonnan teoria on vanhin, jota on pidetty tähän mennessä suhteellisen menestyksekkäästi.

1. Kemiallisen yhdistelmän teoria

Teoria katsoo, että kytkentäaine sisältää kemiallisen funktionaalisen ryhmän, joka voi muodostaa kovalenttisen sidoksen silanoliryhmän tai muun epäorgaanisen täyteaineen pintaan lasikuidun pinnalla; lisäksi kytkentäaine sisältää myös erilaisen funktionaalisen ryhmän ja polymeerimolekyylit on sitoutunut hyvän rajapinnan muodostamiseksi, ja kytkentäaine toimii sillana, joka yhdistää epäorgaanisen faasin orgaaniseen faasiin.

Kemiallisen sidoksen teoriaa kuvataan jäljempänä ottamalla esimerkkinä silaanikytkentäaine. Esimerkiksi aminopropyylitrietoksisilaani, kun sitä ensin käsitellään epäorgaanisella täyteaineella (kuten lasikuidulla jne.), Silaani hydrolysoidaan ensin silanoliksi, mitä seuraa dehydraatioreaktio silanoliryhmän ja epäorgaanisen täyteaineen pinnan välillä, kemiallinen sidos , reaktio Kaava on seuraava:

Ryhmän hydrolyysi silaanissa - hydroksyyliryhmä reagoi epäorgaanisen täyteaineen kanssa hydrolyysin jälkeen - täyteaine käsitellään epäorgaanisella materiaalilla, joka on ladattu komposiitin valmistamiseksi, ja kytkentäaineen Y-ryhmä vuorovaikutuksessa orgaanisen polymeerin kanssa. Lopuksi rakennetaan silta epäorgaanisten täyteaineiden ja orgaanisen aineen välillä.

Silaanikytkentäaineita on monia, ja kytkentäainetta varten sopivat polymeerityypit ovat erilaisia riippuen kaavan Y-ryhmästä. Tämä johtuu siitä, että ryhmä Y on selektiivinen polymeerin reaktiolle, joka sisältää esimerkiksi vinyyliä ja kynnet. Akryloyylioksiryhmää sisältävä silaanikytkentäaine on erityisen tehokas tyydyttymättömälle polyesterihartsille ja akryylihartsille. Tämä johtuu siitä, että kytkentäaineen tyydyttymätön kaksoissidos ja hartsin tyydyttymätön kaksoissidos reagoivat kemiallisesti initiaattorin ja promoottorin vaikutuksesta. Kuitenkin kun näitä kahta ryhmää sisältävää kytkentäainetta käytetään epoksihartsiin ja fenolihartsiin, vaikutus ei ole merkittävä, koska kaksoissidos kytkentäaineessa ei osallistu epoksihartsin ja fenolihartsin kovettumisreaktioon. Epoksiryhmän silaanikytkentäaine on kuitenkin erityisen tehokas epoksihartsille, ja koska epoksiryhmä voi reagoida tyydyttymättömässä polyesterissä olevan hydroksyyliryhmän kanssa, epoksiryhmää sisältävä silaani soveltuu myös tyydyttymättömälle polyesterille; Amiinipohjainen silaanikytkentäaine on tehokas hartseille, kuten epoksi, fenoli, melamiini ja polyuretaani. -SH: a sisältävä silaanikytkentäaine on laajalti käytetty kumi teollisuudessa.

Edellä mainittujen kahden reaktion kautta silaanikytkentäaine parantaa kemiallisen sitoutumisen avulla korkean polymeerin ja komposiittimateriaalin epäorgaanisen täyteaineen välistä tarttumista, ja sen suorituskyky paranee huomattavasti, joten mikä on kytkentäaineen käsittelyvaikutus? Sitä voidaan karakterisoida teoreettisen tartunnan laskemisen avulla.

Liittymäkemian sidosteorian mukaan liima-aineen ja kiinnittimen välisen sidoksen sidoslujuuden pinta-alaa kohti pidetään pääasiassa dispersiivistä voimaa.

2. Kostutusvaikutus ja pintaenergiateoria

Vuonna 1963 ZISMAN katsoi tarkastellessaan pintakemian ja pintaenergian tunnettuja näkökohtia, että komposiittimateriaalien valmistuksessa on erittäin tärkeää, että nestemäisellä hartsilla tartunta tarttuu hyvin. Jos saavutetaan täydellinen tunkeutuminen, hartsin fyysinen adsorptio korkean energian pintaan antaa sidoslujuuden, joka on korkeampi kuin orgaanisen hartsin yhteenkuuluvuus.

3. Deformoituvan kerroksen teoria

Hartsin ja täyteaineen välisen termisen kutistumisen eron aiheuttaman rajapinnan jännityksen lievittämiseksi komposiitin jäähdytyksen aikana on toivottavaa, että käsitellyn epäorgaanisen materiaalin vieressä oleva hartsipinta on joustava deformoituva vaihe, niin että yhdistelmämaksua. Kytkentäaineella käsitellyn epäorgaanisen aineen pinta voi edullisesti absorboida tietyn yhdisteaineen hartsissa, ja välivaiheen alueen epätasapainoinen kiinteytyminen voi johtaa paljon paksumpaan monimolekyyliseen kerrokseen kuin polymeerin ja täyteaineen välinen kytkentäaine . Joustava hartsikerros. Tätä kerrosta kutsutaan deformoituvaksi kerrokseksi, joka lievittää rajapinnan rasitusta ja estää rajapinnan laajenemisen, mikä parantaa rajapinnan sidoslujuutta ja parantaa komposiitin mekaanisia ominaisuuksia.

4. Rajoituskerroksen teoria

Päinvastoin kuin deformoituvien kerrosten teoria, rajoitetun kerroksen teoria toteaa, että epäorgaanisen täyteaineen hartsin pitäisi olla jonkinlainen moduuli epäorgaanisen täyteaineen ja matriisihartsin välillä, ja kytkentäaineen tehtävä on "kiristää" polymeerirakennetta . "Rajapinta-alueella. Vahvistetun komposiittimateriaalin ominaisuuksien näkökulmasta, jotta saavutetaan maksimaalinen tarttuvuus ja hydrolyysiresistenssi, rajapinnassa on oltava rajoittava kerros.

Titanaattikytkentäaineen osalta yhdistelmä orgaanisen polymeerin kanssa termoplastisessa järjestelmässä ja täyteainetta sisältävässä lämpökovettuvassa komposiitissa koostuu pääasiassa pitkäketjuisesta alkyyliryhmästä, joka on keskinäisessä yhteensopivuudessa ja toisiinsa kietoutumassa, ja muodostaa yhteisen epäorgaanisen täyteaineen kanssa. Hinta-avain. Edellä esitetyt oletukset heijastavat kytkentäaineen kytkentämekanismia eri teoreettisista näkökohdista. Todellisessa prosessissa se on usein seurausta useista mekanismeista, jotka toimivat yhdessä.