Силаны — модификаторы пигментов и наполнителей
Общая формула силанов (RO)3Si(CH2)n—X, где RO — гидролизуемые группы, например метокси-, этокси-; X — амино-, метакрилокси-, глицидоксигруппы и др.
Механизм взаимодействия силанов с неорганической поверхностью заключается в том, что алкоксигруппы гидролизуются в водном или водно-спиртовом растворе с получением ОН-групп:
2Si(CH3O)3 + 3H3O --> R–CH2Si(OH)3 + 3CH3OH.
Образовавшиеся силанольные группы в свою очередь способны конденсироваться с гидроксильными группами на поверхности минеральных наполнителей и пигментов:
После конденсации с гидроксильными группами поверхности пигмента оставшиеся силанольные группы сохраняют способность к образованию водородных связей или конденсации друг с другом. Таким образом, благодаря сочетанию ковалентных и водородных связей силан модифицирует неорганическую поверхность, придавая ей свойства органофункциональной.
После обработки минеральные пигменты и наполнители приобретают новые свойства, в частности повышается диспергируемость в органических средах, гидрофобность. Кроме того, обработка поверхности пигмента позволяет повысить коэффициент наполнения полимеров и за счет химической связи наполнитель — силан — органическое связующее придать наполнителю дополнительные армирующие свойства. Применение модифицированных пигментов улучшает также физико-механические свойства полимерных покрытий.
Силаны – модификаторы, как правило, используют в виде водных и спиртовых растворов, водных эмульсий, а также в 100%ной форме. При этом различают два вида обработки:
- предварительная обработка пигмента, которая состоит в интенсивном перемешивании с силаном или его раствором и последующей сушке;
- введение силана при смешении пигмента с органическим пленкообразователем на различных стадиях технологического процесса.
Первый вариант обработки предпочтительней из-за лучшего распределения модификатора на поверхности пигмента, что позволяет снизить расход силана. Совместимость силанов с органическими пленкообразователями определяется природой входящей в их состав функциональной группы. В табл. 1 приведены несколько типичных примеров совместимости силанов-модификаторов производства компании Dow Corning® с различными пленкообразователями и полимерами.
Таблица 1
| Силан |
Функциональная группа |
Полимер |
Z-6011
Z-6020 |
Аминная |
Полиуретановые и нитрильные каучуки, полиамиды, полиолефины, полиакрилаты, ПВХ, фенольные, меламиновые и эпоксидные смолы |
| Z-6028 |
Бензиламинная |
Эпоксидные смолы, полиолефины и другие типы полимеров |
| Z-6030 |
Метакриловая |
Полиолефины, полиэфиры, полиакрилаты, полистирол, каучуки |
| Z-6032 |
Винилбензиламинная |
Все термоотверждаемые и термопластичные полимеры |
| Z-6040 |
Эпоксидная |
Эпоксидные, полиуретановые, полиэфирные, полиамидные и другие смолы, ПБТ, полисульфиды |
| Z-6106 |
Эпоксимеламиновая |
Эпоксидные, полиуретановые, фенольные смолы, полиэфиры. |
| Z-6300 |
Винильная |
Каучуки, полиолефины, полистирол, полиакрилаты |
| Z-6920 |
Дисульфидная |
Резины |
| Z-6940 |
Тетрасульфидная |
Резины |
| Z-6070 |
Метильная |
Для гидрофобной обработки неорганических наполнителей |
| Z-6341 |
н-Октильная |
Для гидрофобной обработки неорганических наполнителей |
В табл. 2 приведены физико-механические свойства пластифицированного ПВХ, наполненного полевым шпатом с различным размером частиц, модифицированным аминопропилтриэтоксисиланом, в табл. 3 — свойства эпоксидных композиций, наполненных новакулитом (Наполнители для полимерных композиций. Под ред. Каца Г.С. и Милевски Д.В., М.: Химия, 1981.). Таким образом, модификация поверхности пигментов и наполнителей силанами позволяет обеспечить их максимальную совместимость с пленкообразователями и приводит к значительному улучшению свойств материалов. Для достижения максимального эффекта от применения силанов необходимо подобрать оптимальную концентрацию модификатора, способ обработки поверхности и функциональность силана.
Использование аппретированных пигментов и наполнителей обеспечивает возможность производства более качественных ЛКМ и пластмасс, что немаловажно в условиях постоянно развивающегося рынка этих продуктов в России и жесткой конкуренции производителей.
Таблица 2
Таблица 3
«
К списку статей
