硅烷偶聯(lián)劑具有有機(jī)-無(wú)機(jī)混雜結(jié)構(gòu),用于改善膠粘劑與表面之間的粘接性。最早開(kāi)發(fā)的硅烷偶聯(lián)劑是用于改善復(fù)合材料中玻璃纖維與環(huán)氧基體之間的粘接。近幾年,將硅烷用于鋁及玻璃的結(jié)構(gòu)膠接,以取代其他對(duì)環(huán)境有害的或昂貴的表面處理,引起了人們的關(guān)注。本文從實(shí)際應(yīng)用角度著重討論用硅烷偶聯(lián)劑處理玻璃及鋁表面對(duì)粘接的耐久性的影響。
實(shí)驗(yàn)部分

　　硅烷偶聯(lián)劑應(yīng)用于玻璃表面在實(shí)驗(yàn)中以氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)及環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560),通過(guò)混合于膠粘劑中或用硅烷偶聯(lián)劑溶液浸涂應(yīng)用于玻璃表面。玻璃試樣用蒸餾水清洗后于50℃,1ｈ烘干,然后以不同濃度的硅烷偶聯(lián)劑溶液浸30ｍｉｎ,偶聯(lián)劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～5%。然后于120℃烘干1ｈ。與浸涂法相比較,將硅烷偶聯(lián)劑直接混合于膠粘劑中,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%～5%。浮法玻璃以錫面對(duì)錫面粘接,玻璃試樣的錫浴面與空氣面在紫外光下可區(qū)別開(kāi)。膠接面積為20ｍｍ×5ｍｍ,膠層厚度為0.2ｍｍ。固化條件為室溫24ｈ→120℃,1ｈ。所有粘接試件在含0.15%陰離子表面活性劑的蒸餾水中于40℃下浸泡28ｄ。經(jīng)浸泡的試件在通用試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定壓剪強(qiáng)度,壓頭速率5ｍｍ·ｍｉｎ-1。

　　 2、硅烷偶聯(lián)劑應(yīng)用于鋁表面在施用KH-550及KH-560硅烷偶聯(lián)劑前,鋁基材以不同的方法前處理。通過(guò)0.5%硅烷偶聯(lián)劑水溶液浸泡將硅烷偶聯(lián)劑施用于基材上。試樣于40℃,30ｍｉｎ烘干。膠粘劑為雙酚Ａ環(huán)氧樹(shù)脂-二乙烯三胺體系。單搭接試件在70℃去離子水中浸42ｄ后測(cè)定拉剪強(qiáng)度,夾頭速度為10ｍｍ·ｍｉｎ-1。

結(jié)果與討論

　　硅烷偶聯(lián)劑對(duì)玻璃粘接的試驗(yàn)，說(shuō)明硅烷含量對(duì)粘接強(qiáng)度及耐久性的影響。實(shí)驗(yàn)中采用了KH550及KH-560。若硅烷直接混合于樹(shù)脂中, KH-550的效果優(yōu)于KH-560。這可能是因?yàn)閴A性的膠粘劑加速了氨基硅烷的縮合。相反,對(duì)于玻璃表面預(yù)處理來(lái)說(shuō), KH-560的結(jié)果優(yōu)于KH-550 可見(jiàn),接頭強(qiáng)度隨硅烷偶聯(lián)劑含量而變化,在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最大值14ＭＰａ。直接混合法得到了不同的結(jié)果。質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.1%增加到1%接頭強(qiáng)度迅速增大。玻璃粘接的耐久性得到很大的改善:40℃,28ｄ老化試驗(yàn)后接頭強(qiáng)度高達(dá)15ＭＰａ,比不用硅烷偶聯(lián)劑的試件高1倍。這些試驗(yàn)結(jié)果表明硅烷改善了耐久性。與膠粘劑混合需要更多的硅烷才能達(dá)到最大粘接強(qiáng)度。以非官能基硅烷作表面處理的結(jié)果說(shuō)明硅烷不僅改善了與基材的粘接,而且防止玻璃表面被腐蝕。

　　硅烷偶聯(lián)劑對(duì)鋁粘接性，說(shuō)明氨丙基三乙氧基硅烷應(yīng)用于溶劑脫脂的鋁表面上,對(duì)初始粘接強(qiáng)度及長(zhǎng)期老化后的強(qiáng)度都沒(méi)有改善。與溶劑脫脂法相比,堿液清洗過(guò)的鋁表面用相同的硅烷偶聯(lián)劑處理后,無(wú)論是初始粘接強(qiáng)度或在高溫去離子水中長(zhǎng)期浸泡后的強(qiáng)度都有所改善。KH-550也能改善噴砂處理鋁試件的剪切強(qiáng)度,而具有環(huán)氧基的KH-560效果更顯著。它說(shuō)明將鋁表面以適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)或機(jī)械方法進(jìn)行前處理再施用硅烷偶聯(lián)劑的重要性。

　　對(duì)于鋁的粘接,經(jīng)堿處理和噴砂處理的鋁片,硅烷偶聯(lián)劑可改善其耐久性,且KH-560比KH-550效果更顯著,而僅用溶劑脫脂處理,則基本無(wú)影響。