[發明專利]硅烷偶聯劑組合物及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201310177798.2
• 申請日: 2013-05-14
• 公開（公告）號: CN103254665A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 陳克新;劉榮翾;崔巍
• 申請（專利權）人: 興清永寶（北京）科技有限公司
• 主分類號: C09C3/12
• 分類號: C09C3/12;C08K9/06
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

技術領域

本發明屬于無機粉體改性技術領域，具體涉及用于無機粉體改性的硅烷偶聯劑組合物，特別是一種能在無機粉體表面形成納米構造的硅烷偶聯劑組合物，通過其對無機粉體的表面進行處理能有效改善無機粉體的流動性，尤其適合處理玻纖粉、滑石粉、碳粉、粉體涂料、云母等。

背景技術

硅烷偶聯劑能改變無機粉體的表面化學性質，在工業上已有悠久歷史。通過使用硅烷偶聯劑，可在無機物質和有機物質的界面之間架起“分子橋”，把兩種性質懸殊的材料連接在一起提高復合材料的性能和增加粘接強度的作用。

硅烷偶聯劑的這一特性最早應用于玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）上，作玻璃纖維的表面處理劑，使玻璃鋼的機械性能、電學性能和抗老化性能得到很大的提高，在玻璃鋼工業中的重要性早已得到公認。目前，硅烷偶聯劑的用途已從玻璃纖維增強塑料（FRP）擴大到玻璃纖維增強熱塑性塑料（FRTP）用的玻璃纖維表面處理劑、無機填充物的表面處理劑以及密封劑、?樹脂混凝土、水交聯性聚乙烯、樹脂封裝材料、殼型造型、輪胎、帶、涂料、膠粘劑、研磨材料（磨石）及其它的表面處理劑。

但硅烷偶聯劑用于無機粉體表面處理還存在下述問題：1）普通硅烷偶聯劑只能對被處理無機粉體進行分子級別的化學改性，不能改變粉體表面的納米級別的幾何構造。因此，普通硅烷偶聯劑對降低粉體粒子間的摩擦，提高粉體流動性方面并不是十分理想。2)普通硅烷偶聯劑處理后的粉體容易結團，不能長期存放。隨著無機粉體技術工業化的不斷發展，對硅烷偶聯劑也提出了更高的要求，如何在原有硅烷偶聯劑處理的基礎上進一步提高改性粉體的流動性已成為無機粉體處理領域的關鍵問題，與此同時，能否有效解決無機粉體改性后存放結團等問題也日益成為評價硅烷偶聯劑性能的重要標準之一。

發明內容

基于上述現有技術存在的不足，本發明提供一種硅烷偶聯劑組合物及其制備方法和用途，能有效地改善無機粉體的流動性，并且經長期存放無結團現象。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種硅烷偶聯劑組合物，包括至少一種硅烷偶聯劑和超高分子量的含硅和氧的聚合物，其中所述超高分子量的含硅和氧的聚合物的通式為Si_xO_yR_z，R是末端基團，選自羥基、烴基、烯烴基、芳香基、胺基、硫醚基、烊基、丙烯酰氧基和異氰酸酯基中的一種或一種以上；除了末端基團外，所述超高分子量的含硅和氧的聚合物中只有Si-O鍵，x、y和z的取值使得所述超高分子量的含硅和氧的聚合物的分子量為：9×10⁴~7×10⁸，所述超高分子量的含硅和氧的聚合物與硅烷偶聯劑的摩爾比為：4.7×10^-6/4~2.8×10^-2/4。

所述硅烷偶聯劑的通式為X_nSiY_m，n+m=4，X為能與有機材料發生化學結合的有機官能團，選自羥基、烴基、烯烴基、芳香基、胺基、硫醚基、烊基、丙烯酰氧基和異氰酸酯基中的一種或一種以上；Y為能與無機材料發生化學結合的反應基團，選自烴氧基、鹵基、胺基、烴基的一種或一種以上。

優選的，所述硅烷偶聯劑的通式中，X選自乙烯基、環氧基、苯乙烯基、異丁烯基、丙烯基、氨基、脲基、氯丙基、巰基、硫化基中的一種或一種以上，Y選自甲氧基、乙氧基、氯基、胺基、甲基中的一種或一種以上。

優選的，所述硅烷偶聯劑為乙烯基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、(3-巰基丙基)三甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、二甲基二甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

所述超高分子量的含硅和氧的聚合物為三維球形聚合物，從中心到分子末端的空間距離為2~50nm，分子末端含有Si-R基團，R選自羥基、烴基、烯烴基、芳香基、胺基、硫醚基、烊基、丙烯酰氧基和異氰酸酯基中的一種或一種以上。

可選的，所述硅烷偶聯劑組合物還包括一種或一種以上有機溶劑。

所述有機溶劑的沸點為30℃~200℃。

優選的，所述有機溶劑為丁酮、異丙醇、甲苯、六甲基二硅氧烷的一種或一種以上。

所述有機溶劑在所述組合物中的含量為0.1~99.9%。

制備上述硅烷偶聯劑組合物的方法，將所述硅烷偶聯劑組合物的各組分均勻混合并分散。

其中，混合設備為磁力攪拌器、行星球磨機、高速攪拌機或V型混料機。

優選的，先用有機溶劑將超高分子量的含硅和氧的聚合物分散，然后再與硅烷偶聯劑進行均勻混合并分散。