硅烷體系分析的困難在于對硅烷偶聯劑類型的定性和定量確定以及對痕量添加劑的定性和定量確定。顯微光譜分析使用質譜,核磁,高效液相色譜,熒光光譜,離子色譜等儀器來檢測樣品中的生產硅烷偶聯劑并分析痕量的痕量添加劑(促進劑,絡合劑等)。確保沒有系統信息丟失。另外,市場上硅烷偶聯劑的質量不同,水解后的穩定性差距大,影響使用。顯微光譜分析通過大量實驗確定了高質量的生產硅烷偶聯劑供應商,并根據鹽霧噴射時間,對配方進行了諸如附著力等性能指標的評估,并獲得了優化的配方。
由于其結構特征,表面活性劑具有獨特的化學性質,可以廣泛用于各個領域。從下游需求市場來看,洗滌劑是表面活性劑重要的應用領域,占51%,其次是化妝品,紡織和食品工業,分別占11%,8%和6%。全球生產硅烷偶聯劑消費市場主要分布在中國,美國,歐洲發達地區和南美大國。從年消費量的角度來看,亞洲所占比例較大,約占全球消費市場的40%,其中中國的消費量約占17%。北美和歐洲共同占據了全球市場的一半左右。隨著精細化學品的發展,客戶將對生產硅烷偶聯劑的性能提出更高的要求,以及更加多樣化和具體的要求。未來,表面活性劑行業將朝著更加專業化和定制化的發展方向發展。
為了實現生產硅烷偶聯劑增強樹脂在各個領域的應用,非常有必要研究如何確保其性能的優越性。復合材料的性能不僅與增強纖維和基體樹脂的性能和含量有關,而且在很大程度上還取決于纖維與基體樹脂之間的界面粘結強度。為了確保有效的應力傳遞并獲得更好的綜合機械性能,良好的界面粘合是必要的。為了改善生產硅烷偶聯劑和樹脂界面的粘合性能,通常需要對纖維表面進行處理。處理方法有很多,例如熱處理,酸堿蝕刻處理,偶聯劑處理等,其中偶聯劑處理是常用的處理方法。
(1)硅烷偶聯劑的改性;利用生產硅烷偶聯劑的雙重反應功能,有機基團的一端與白炭黑表面的羥基反應,另一端與橡膠等高分子大分子鏈反應。(2)醇酯法改性;在白色炭黑的表面上,脂肪醇與生產硅烷偶聯劑反應以除去水分子,并且硅烷醇基被烷氧基取代。(3)聚合物接枝改性;聚合物接枝改性是指在一定條件下通過化學反應將聚合物接枝到白炭黑的表面。(4)聚合物涂層改性;涂層改性是一種常用的表面改性技術,即用不同化學組成的涂層覆蓋二氧化硅表面,從而減少羥基之間的相互作用,降低表面能并改善分散性。(5)其他修改方法;除上述表面改性方法外,還可以通過乳液聚合,無機表面涂層改性和超聲改性來改性二氧化硅。
生產硅烷偶聯劑行業是技術密集型和資本密集型行業,進入壁壘很高。目前參與市場競爭的公司包括國際化工巨頭,例如美國的空氣化工產品公司,日本的三菱瓦斯化學公司,德國的巴斯夫等。這些公司技術相對先進,產品質量穩定,占據了大多數高端市場。國內企業主要是民營企業,大多數產能較小,因此主要集中在低端市場,面臨激烈的市場競爭。國內企業通過技術引進,吸收和自主創新,掌握了核心技術和產品轉化能力,依靠產品的高性價比優勢和本土化優勢,逐步擠占了國際化工巨頭的市場份額。總體而言,生產硅烷偶聯劑是市場化程度較高的開放型產業。
硅烷偶聯劑是一種硅烷,在分子中包含兩個不同的化學性質(有機官能團和可水解基團)。分子結構通常為:YR-Si(Men)X4-n-1(其中Y為有機官能團,R為可水解的硅官能團)。通過使用生產硅烷偶聯劑可以在無機物和有機物之間的界面之間建立“分子橋”,以將性質非常不同的兩種材料連接在一起,從而形成有機基體-硅烷偶聯劑-無機基體的粘結層。改善復合材料的性能并增加粘結強度。典型的生產硅烷偶聯劑包括A151(乙烯基三乙氧基硅烷),A171(乙烯基三甲氧基硅烷),A172(乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷)等。