乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷

【概述】

乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷，别名硅烷偶联剂 A-172；是一种乙烯基硅烷，它的分子结构中有一个含有不饱和双键结构的乙烯基官能团和三个可水解的烷氧基——2-甲氧基乙氧基，这种双重反应活性使得它们可以通过与无机材料（玻璃、金属、填料）和有机聚合物（热固性树脂、塑料、弹性体）的双向化学反应而提高两者之间的结合、粘接和相容程度，进而提高树脂基复合材料的力学性能或提高树脂涂层的粘接强度和耐水性等性能。在不同的应用中，它们可用作偶联剂、附着力促进剂、交联剂、颜填料的表面改性剂、有机硅改性接枝共聚单体等。

【理化性质】

乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷为无色透明液体，溶于有机溶剂。由于乙烯基三（β-甲氧基乙氧基）硅烷结构中β-甲氧基乙氧基本身的醚型结构，使其在水中的溶解性好，沸点为285℃。分子量280.4。在搅拌下可溶于醇、酮、酯、醚、苯等常规有机溶剂，微溶于水（5%以内），但会水解，水解物会自聚。

图1为乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷

图2为乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷

图3为乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷

【反应特性】

乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷当作为偶联剂使用时，硅烷偶联剂A-172在有水存在的条件下，它的烷氧基会水解生成活泼的硅羟基，与此同时释放出水解反应副产物——2-甲氧基乙醇。此硅羟基会与各种无机材料（底材或颜填料）表面的羟基进行缩合反应而形成化学键合；而它们的乙烯基可在过氧化物引发的作用下与塑料、橡胶或树脂上新引发的不饱和双键进行加成反应从而接枝到聚合物的分子链上。通过上述的双向反应本产品实现了对无机填料（或基材）与有机聚合物材料之间的偶合、连接，从而改善两者之间结合，提高无机填料的分散性和补强效果。

乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷当作为交联剂使用时，聚烯烃等聚合物在熔融挤出的过程中在过氧化物的引发作用下产生部分反应活泼的不饱和双键，而硅烷偶联剂A-172上的乙烯基则可以接枝与这些新生成的不饱和双键发生加成反应而接枝到聚合物的分子链上，而它们的三个烷氧基会在催化剂的作用下吸收水份（热水浴、蒸汽浴或吸收空气中的湿汽）发生水解、形成的硅羟基再彼此缩合，最终形成稳定的硅酮结构（Si-O-Si）从而起到交联树脂的作用，这在硅烷交联聚乙烯(PEX-B)中有广泛应用。

乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷当作为共聚单体使用时，硅烷偶联剂A-172可以在高温、催化剂的作用下与含有不饱和双键的聚合单体（如丙烯酸、甲基丙烯酸、醋酸乙烯、苯乙烯等）进行共聚，从而赋予共聚物以湿气固化和良好的粘接性和耐水性等。 若需制成硅烷偶联剂A-172的水溶液，则需要用有机酸（如甲酸、乙酸等）作为催化剂，先将水的pH值调到3.5~4.5左右，再加入硅烷搅拌一段时间（至少30分钟以上）直至硅烷完全溶解，溶液澄清透明。硅烷溶液的浓度不能高，在2%以内。同时，它们的水解物不稳定，建议在24小时以内用完，溶液发雾就说明硅烷已部分自聚形成了硅烷的聚合体（硅酮）而失效。 在处理矿物填料时，矿物可以与硅烷在高速剪切下共混处理而不需添加任何溶剂。在处理过硅烷后，所处理的基材或矿物表面应短暂在104～121℃下烘干以使硅醇完成缩聚，并除去甲氧基硅烷水解时形成的少量的甲醇或乙醇。

适宜于本产品的无机材质包括玻璃、玻璃纤维、玻璃棉、矿物棉、云母、石英等硅质材料和氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土、滑石粉、钢铁、锌、铝等金属及其氧化物，但对碳酸钙、石墨、碳黑、硫酸钡等表面不含有羟基的填料基本没有效果。 本产品适用的聚合物主要是一些过氧化物硫化的橡胶（如EPR、EMDP、硅橡胶、丁苯、天然等过氧化物硫化的橡胶）和过氧化物交联的塑料（如PE）。

【性能】

1.乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷通过接枝到聚合物主链从而改性聚乙烯和其它聚合物，令聚合物的侧链带有三甲氧基硅酯基，作为温水交联的活性点。

2.聚合物交联的优点有：1）较好的最高使用温度 2）降低里蠕变时聚合物分解3）提高耐化学品性4）优异的抗压力裂解性能5）提高耐磨性能 6）提高冲击强度 7）记忆特性（收缩膜和管材）。

3.硅烷交联比辐照交联或过氧化物交联优胜的地方有：1）低设备投资2）低生产成本 3）高生产率 4）加工工艺的多样性 5）适用于各种厚度、各种复杂形状 6）较大的加工工艺宽容度（控制过早交联） 7）适用于填充的复合材料 8）适用于所有密度的聚乙烯和共聚物

【用途】　

A-172是一种双功能分子，它即可和无机填料反应，也可和有机高分子反应。可用作多种矿物：氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土、二氧化硅等填充聚合物的粘合促进剂，可提高其机械性能和电性能，特别是在暴露于湿气后，效果更好。本品一旦与无机填料结合，就会使填料表面疏水化，这种效应可提高填料和聚合物的相容性，从而使分散性更好，熔融粘度降低，填充塑料的加工更容易。

用本品对氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土、二氧化硅等超细粉体进行改性，使表面积、表面能、表面活性很大吸附趋势很强的超细粉末达到改性效果，从根本上解决了超细粒子聚结现象和改性不充分，分散不均匀问题。改性氢氧化铝、氢氧化镁制成的活性无卤阻燃剂被广泛用于（舰船、飞机、矿井、地铁、电站、输带等）电线电缆、电气开关、工程塑料、装饰材料、涂料及织物的阻燃。

乙烯基三-(2-甲氧乙氧基)-硅烷在电线、电缆制造中，普遍使用本品处理交联聚乙烯复合材料的填料【AL(OH)3、 Mg(OH)2、石英、二氧化钛等】，以改善填料的物理性能和保护界面免受潮气侵蚀。可以增加填料份额，而且使抗拉强度增加一倍，介电常数增加十倍。

A-172还用于乙丙共聚物及乙丙二烯三元共聚物的高压电缆配方中，用以处理滑石、石英、填料。可以提高电缆绝缘层的电性能和机械性能。具有缩短混炼时间，快速挤出，及改进模具磨耗等优点。鉴于本品综合成本低和工艺性能良好的优点，已被美国乙烯丙烯共聚物，乙烯、丙烯二烯类三元乙丙橡胶和交联聚乙烯电线、电缆的工业标准规范所采用。

【应用】

1、硅烷偶联剂A-172可提高玻纤增强的或矿物填料填充的热固性和热塑性树脂的机械和电气性能，特别是那些通过活性自由基机理反应固化的热固性树脂（如不饱和聚酯、聚氨酯和丙烯酸酯）、过氧化物硫化的橡胶（EPR、EPDM、硅橡胶等）和过氧化物交联的热塑性树脂（包括聚烯烃和热塑性聚氨酯等）。

2、用本品改性氢氧化铝、氢氧化镁生产的超细粉体活性无卤阻燃剂，从根本上解决了超细粒子聚结现象和改性不充分、分散不均匀问题，使该低烟无卤阻燃剂HFFR被广泛用于电线电缆、工程塑料、装饰材料、涂料及织物的阻燃，可提高其机械性能和电性能，特别是暴露于湿气中效果更明显。

3、本类产品可与醋酸乙烯、丙烯酸或甲基丙烯酸单体共聚，合成可室温湿汽交联固化的硅烷改性聚合物，该类聚合物广泛应用于涂料、胶粘剂和密封胶中，可提供优异的粘接力、耐水性、耐腐蚀性、耐候性和耐划伤性。与乳液或涂料聚合物中的单体进行共聚和接枝，以生产室温交联的水性和溶剂型涂料如丙烯酸胶乳涂料，该类涂料具有良好的耐候性和耐化学腐蚀性。

4、本品可提高无机填料（如高岭土、氢氧化铝、氢氧化镁等）填充的EPDM、硅橡胶、交联聚乙烯及其他过氧化物交联的聚合物或树脂的电气性能和机械强度，特别是在湿态下其效果更显著，改善填料的分散性和补强性。

5、在电线电缆制造中，使用本品处理交联聚乙烯中的填料（氢氧化铝、氢氧化镁、石英、二氧化钛等）可以改善填料的物理性能和保护界面免受潮气侵蚀；可增加填料的填充量，降低成本；并可使抗拉强度增加1倍，介电常数增加10倍。

6、本品还用于乙丙橡胶EPR和三元乙丙橡胶EPDM的高压电缆配方中，用于处理滑石、石英等填料，可以提高电缆绝缘层的电性能和机械性能。并且可以缩短混炼时间，快速挤出，及改进磨耗。鉴于本产品综合成本低和工艺性能良好的优点，已被美国乙丙橡胶EPR、三元乙丙橡胶EPDM和交联聚乙烯XLPE电线、电缆的工业标准规范所采用。

【主要参考资料】

[1]http://www.gwolj.com/zhsh.asp?id=179585.

[2]http://blog.sina.com.cn/s/blog_15b2159120102wpp1.html.

[3]http://www.polymer.cn/PY13543/product_detail_54313.