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生产制造领域新型硅烷偶联剂的现状及应用分析

2021-06-17南京曙光精细化工有限公司陈述

区域治理 2021年2期
关键词:偶联剂硅烷官能团

南京曙光精细化工有限公司 陈述

硅烷偶联剂在化学工业体系中是一种重要的材料,能和有机材料相互结合,同时也能够和无机材料发生反应,通过桥键作用,提高材料之间的结合力,从而提高材料的实际应用性能。本文系统分析了硅烷偶联剂的生产制造新方法,对于提高硅烷偶联剂的生产制造技术水平具有一定的价值。

一、硅烷偶联剂

(一)硅烷偶联剂概述

硅烷偶联剂所包括的内容较多,是一种应用较为广泛的化合物,在该化合物中包括了亲水基团,并可以和无机材料发生键合以及吸附等作用。同时在该化合物中还包括了亲油基团,该基团可以发生相关的缠结作用。同时在某些胶料中,还可以通过在其中加入偶联剂,从而改善工业生产中所采用的填充剂的性能,使得橡胶等材料在物理性能、动态使用性能等方面得到提升。利用性能改善之后的材料,可以应用在包括涂料、玻璃、金属处理等多个不同的技术方面和工业领域中。图1为硅烷偶联剂的批量化生产实物图。

图1 硅烷偶联剂的批量化生产

(二)硅烷偶联剂的制造现状

了解硅烷偶联剂在当前社会中的相关生产技术现状,是进一步研究提供硅烷偶联剂生产性能的重要前提。目前在硅烷偶联剂的生产制造过程中,已经采用了较多的先进硅烷偶联剂的产品技术,对于提高硅烷偶联剂的生产制造质量发挥了重要作用。同时在目前的生产技术体系中,也存在着一些不足和亟须提高改进之处。如在一些偶联剂中,可以通过接枝技术,加入一些功能更为丰富的官能团,这样就可以补足原有材料中在性能方面所存在的不足之处,同时也能够丰富原有材料的性能,对这方面的技术可以加以深入研究。

二、硅烷偶联剂的制造方法分析

(一)硅烷偶联剂的制造背景

在分析具体的硅烷偶联剂的生产制造方法之前,有必要先了解硅烷偶联剂的生产制造的相关背景情况,以明确当前在硅烷偶联剂的生产制造过程中所存在的不足之处和需要改进的关键技术要点等。在硅烷偶联剂的制造过程中,其中一个较为重要的原材料是氯硅烷,应用在生产硅烷偶联剂的过程中,是一类较为基础的材料,通过该原材料中的氯元素,可以和含有活泼氢等相关的化合物发生相应的反应,从而可以制造得到硅烷偶联剂等产品以及其他的中间产品等。如与水、醇、酚、硅醇、有机酸等反应,放出氯化氢气体,放出的氯化氢气体一般通过水吸收制成副产盐酸。同时在目前的很多橡胶生产工业技术系统中,也会采用多种不同的偶联剂,来改善橡胶产品的性能。有些硅烷偶联剂的功能并不丰富,不能和多种炭黑或者是橡胶进行反应,故对此应加强研究和改进。

(二)硅烷偶联剂的制造方法及步骤

在硅烷偶联剂的制造过程中,应严格按照相关的操作步骤进行生产,以保证硅烷偶联剂的质量。如果没有按照相关的硅烷偶联剂的生产制造步骤,则会直接影响到硅烷偶联剂的生产制造质量。在硅烷偶联剂的生产流程中,主要包括以下步骤:步骤一是在1摄氏度的条件下,使得四氯化碳与六氯化二硅能够溶解在相应的溶剂中,同时加入正四丁基氯化铵这种物质。当化学反应进行一个小时之后,就可以得到所要求的正四丁基铵盐这种物质。在生产制造过程中,应控制好各个物质的摩尔比,保证反应物具有较高的质量。在发生化学反应所采用到的溶剂方面,应采用多种不同化学物质的混合。步骤二是在采用催化剂的作用下,将反应温度升高到四十摄氏度到八十摄氏度之间,将正四丁基铵盐与四氯化硅等反应物,在溶剂的作用下进行溶解,通过化学反应,可以得到三氯硅烷基。在此化学反应过程中,同样需要控制好各个化学物质的相关摩尔比。步骤三是在酸性的化学反应条件下,可以采用甲苯作为反应过程中的溶剂,将甲烷溶解在甲醇之中,同时将化学反应的温度升高到65摄氏度,通过不同化学物资发生醇解反应,就可以得到四(三甲氧基硅烷基)甲烷。

步骤四是将一百份聚丙烯和一份抗菌剂同时加入到相应的搅拌器中进行混合发生反应,当反应进行之后的四十五分钟,继续加入抗氧剂和分散剂,再进行搅拌并发生化学反应。在搅拌的转速方面,可以控制转速在六百转每分钟,并且将反应物料充分粉碎,通过上述反应之后,就可以得到所需要的抗菌聚丙烯材料。

(三)硅烷偶联剂的制造方法的优势

某种生产制造方法能够在实际的化学生产过程中得到采用,一般是因为该种生产制造方法具有明显的优势。采用技术较为先进的硅烷偶联剂的生产制造方法,既能够提高硅烷偶联剂的生产制造质量,也能够提高硅烷偶联剂的生产制造效率,故在实际的生产中具有较为明显的应用优势。本文所分析的这种硅烷偶联剂的生产制造方法具有如下优点:一是在制造过程中,所采用到的方法也相对较为简单,在操作上也较为简便,并且生产制造的整体效率相对较高。二是在制造抗菌材料时,可以使得该抗菌材料能够应用在较为广泛的领域。一般而言,技术更为先进的硅烷偶联剂的生产制造方法,所制造出来的产品也更具市场吸引力。

三、硅烷偶联剂制造方法的应用

(一)防老硅烷偶联剂生产技术的应用

防老硅烷偶联剂在实际生产中也有重要的应用,在这种类型的硅烷偶联剂的制造技术体系中,需要合理控制好各种化学物质的相关配比,通过将各类物质以一定的摩尔比进行混合,并将反应温度升高,再在反应物中通入适量的氮气,一直到反应过程结束之后再停止通入氮气。此外,在该反应过程中,还应在磁力搅拌的反应条件下,通过持续反应一段时间之后,就可以生产得到相应的硅烷偶联剂。在所制造得到的硅烷偶联剂化合物中,其中一端为甲氧基团,这种类型的基团具备较高的亲水性能。在另外一端中则为对氨基二苯胺,这种基团具备一定的防老性能。这样就可以使得硅烷偶联剂这种化合物在保证了原有的功能基础之上,还具备防老等新型功能。在该复合材料的生产制造过程中,也简化了具体的流程。一般在硅烷偶联剂这种化合物的两端为烷氧基团,具备相应的亲水性能,在硅烷偶联剂的中间部分则为苯二胺结构。这种类型的硅烷偶联剂能够应用在多种不同的无机填料中,如滑石粉、碳酸钙等。

(二)多功能硅烷偶联剂的应用

在硅烷偶联剂的制造过程中,可以采用新型技术,使得硅烷偶联剂具备多种不同的功能,从而使得硅烷偶联剂能够应用在多种不同的场合中。在硅烷偶联剂的具体分子结构中,包含了多种不同的氨基官能团,包括伯氨基以及叔氨基等,这些官能团在酸碱性能方面主要呈现出碱性。通过这种碱性的官能团,可以和呈酸性的官能团等发生反应。其中酸性的官能团包括的类型也较多,如羧基。通过发生水解反应之后,就可以得到硅羟基。此外,在偶联剂中还可能含有一些含硫官能团,当反应温度较高时,可以和一些橡胶物质发生相关的硫化反应,这样也可以在一定程度上改进橡胶产品的实际应用性能,并提高橡胶产品的结合力。

同时,在采用这种方法制造出来的硅烷偶联剂中,还包括了多种其他类型的官能团,分别起着不同的作用,如有的官能团可以加强橡胶产品的强度,使得橡胶产品具有更高的伸长率,这样就能够降低橡胶产品在使用过程中所发生的形变,同时在生热性能方面也能够得到很好的改善。此外,这种制造方法的适应性较强,具有很好的市场应用价值。

(三)硅烷偶联剂制造技术的应用趋势

随着硅烷偶联剂制造技术的发展,促进硅烷偶联剂也是今后重要的发展趋势。在这种类型的硅烷偶联剂的生产过程中,需要用到促进剂,这是一种酸性的硫化剂,在具体的硫化速度方面表现为中等。通过硫化作用,可以使得材料具备更强的活性。这种类型的硅烷偶联剂,在轮胎和胶鞋等产品的生产制造过程中,有重要的应用,也能够见到该种硅烷偶联剂的应用身影。同时,在硅烷偶联剂的生产制造过程中,还可以采用其他的先进技术,进一步提高硅烷偶联剂的生产制造质量和生产制造效率。在当今材料技术领域,不断涌现出很多新型材料,通过和这些新型材料技术相互交叉结合,可以使得所生产出来的产品更具市场吸引力。

四、结论

随着硅烷偶联剂在工业中的应用范围的扩展,加强硅烷偶联剂生产制造方法创新,在提高硅烷偶联剂的生产制造质量等方面具有重要的价值。本文所分析的硅烷偶联剂的制造方法,可以在硅烷偶联剂的生产实际中可以加以推广应用。

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