تحليل الفروق في استخدام عوامل الاقتران السيليكونية الشائعة (KH550، KH560، KH570) ​

في مجالات الصناعات المركبة والطلاءات والمواد اللاصقة، تلعب عوامل الاقتران السيليكونية دورًا مهمًا في تحسين أداء واجهة المواد. KH550、KH560、KH570 هذه هي المنتجات الثلاثة الشائعة الاستخدام، وعلى الرغم من تشابه أسمائها، إلا أن تطبيقاتها الفعلية تختلف اختلافًا واضحًا. ستحلل هذه المقالة الاختلافات الأساسية بين الثلاثة من حيث الاسم الكيميائي والصيغة الجزيئية والتركيب الكيميائي والمواد الملائمة ونقاط الاستخدام الرئيسية، لتوفير مرجع للتطبيقات الفعلية.

أولاً، الاسم الكيميائي والصيغة الجزيئية والتركيب: أصل الاختلافات في الأداء

الصيغة العامة لعامل الاقتران السيليكوني هي Y-Si (OR)₃ ، حيث يمثل Y مجموعة وظيفية عضوية ， OR يمثل ألكوكسي قابل للتحلل المائي الفرق الرئيسي بين الثلاثة يكمن في مجموعة Y، والاسم الكيميائي والصيغة الجزيئية على النحو التالي:

KH550 الاسم الكيميائي هو 3-أمينوبروبيل ثلاثي إيثوكسي سيلان، والصيغة الجزيئية هي H₂N (CH₂)₃Si (OC₂H₅)₃ مجموعة Y هي مجموعة أمينية （ -NH₂ ） ، وهو سيلان أميني. تتميز المجموعة الأمينية بقطبية عالية ونشاط تفاعلي، ويمكنها تكوين روابط كيميائية مع المجموعات النشطة في راتنجات الإبوكسي والفينول وغيرها.

KH560 الاسم الكيميائي هو 3-غليسيروكسيبروبيل ثلاثي ميثوكسي سيلان، والصيغة الجزيئية هي CH₂OCHCH₂O (CH₂)₃Si (OCH₃)₃ مجموعة Y هي مجموعة إبوكسي （ -C₂H₃O ） ، وهو سيلان إبوكسي. يمكن فتح الحلقة الإبوكسي في ظل ظروف حمضية أو قلوية، والتفاعل مع الهيدروكسيل والأمين وغيرها.

KH570 الاسم الكيميائي هو 3-ميثاكريلوكسيبروبيل ثلاثي ميثوكسي سيلان، والصيغة الجزيئية هي CH ₂ = C (CH₃) COO (CH ₂ )₃Si (OCH₃)₃ مجموعة Y هي مجموعة ميثاكريلوكسيل （ -OCOC (CH ₃ ) = CH ₂ ） ، وهو سيلان أكريلي. يسمح الهيكل ذو الرابطة المزدوجة بالتفاعل مع راتنجات غير المشبعة مثل أكريلات وستايرين من خلال تفاعل البلمرة.

يحدد جزء الألكوكسي (عادةً ميثوكسي أو إيثوكسي) معدل التحلل المائي، ويمكن للثلاثة أن يتحللوا مائياً لتكوين سيلان هيدروكسيل （ -SiOH ） ، والتفاعل مع هيدروكسيل سطح المواد غير العضوية (مثل الزجاج والمعادن والمواد المالئة) لتشكيل رابطة قوية.

ثانياً، المواد الملائمة: التوافق مع الراتنجات والمواد الأساسية

1. KH550

الراتنجات الملائمة راتنجات قطبية مثل الإبوكسي والفينول واليوريا والنايلون. تتميز المجموعة الأمينية بالتوافق الجيد مع هذه الراتنجات، ويمكنها تحسين الأداء الميكانيكي للمواد المركبة بشكل كبير.

المواد الأساسية الملائمة مواد مالئة غير عضوية مثل ألياف الزجاج والمعادن والسيراميك وكربونات الكالسيوم. في البلاستيك المعزز بألياف الزجاج، يمكن لـ KH550 أن يحسن قوة الشد بنسبة 30٪ أو أكثر.

السيناريوهات النموذجية رمال راتنج الصب، ومعالجة سطح المعادن، ومواد لاصقة لزيادة اللزوجة.

2. KH560

الراتنجات الملائمة راتنج الإبوكسي، والبوليستر غير المشبع، والبولي يوريثان، إلخ. تتميز المجموعة الإبوكسي بتفاعلها القوي مع راتنج الإبوكسي، وهي عامل اقتران شائع الاستخدام في المواد المركبة الإبوكسي.

المواد الأساسية الملائمة الزجاج، والمعادن السيليكاتية، وهيدروكسيد الألومنيوم، إلخ. في مواد التغليف الإلكترونية، يمكن لـ KH560 تحسين الارتباط بين الراتنج ومسحوق السيراميك، وخفض معدل امتصاص الماء.

السيناريوهات النموذجية إضافات مقاومة للخدش في الطلاءات، وغراء التغليف الإلكتروني، وعوامل ترطيب ألياف الزجاج.

3. KH570

الراتنجات الملائمة بوليمرات غير قطبية أو ضعيفة القطبية مثل أكريلات، وبولي إيثيلين، وبولي بروبيلين، والمطاط. يمكن للرابطة المزدوجة أن تشكل رابطة كيميائية مع الراتنج من خلال بلمرة الجذور الحرة.

المواد الأساسية الملائمة مواد مالئة مثل ثاني أكسيد السيليكون، والمسحوق التلك، والكربون الأسود. في تعديل البلاستيك، يمكن لـ KH570 حل مشكلة تكتل المواد المالئة، وتحسين قوة الصدمة.

السيناريوهات النموذجية حبيبات ألوان البلاستيك، وعوامل تعزيز التصاق الطلاءات، وعوامل تقوية المطاط السيليكوني.

ثالثاً، نقاط الاستخدام: العوامل الرئيسية المؤثرة على التأثير

1. ظروف التحلل المائي

KH550: تذوب المجموعة الأمينية بسهولة في الماء، وسرعة التحلل المائي سريعة، ويجب التحكم في قيمة الأس الهيدروجيني عند 9-10 (ظروف قلوية) لتجنب التكثيف المفرط.

KH560: يتطلب التحلل المائي محفزًا حمضيًا (مثل حمض الخليك)، ويجب التحكم في قيمة الأس الهيدروجيني عند 3-5، واستقرار محلول التحلل المائي ضعيف، ويُنصح بإعداده واستخدامه في نفس الوقت.

KH570: يتطلب التحلل المائي ظروفًا حمضية، وبسبب سهولة بلمرة الرابطة المزدوجة عند درجات حرارة عالية، يجب ألا تتجاوز درجة حرارة التحلل المائي 50 درجة مئوية.

2. الكمية المضافة

عادة ما تكون 0.5٪-3٪ من كمية المادة المالئة أو المادة الأساسية. قد يؤدي الاستخدام المفرط إلى زيادة سمك طبقة الواجهة، مما يقلل من الأداء. على سبيل المثال، في مادة PP المملوءة بكربونات الكالسيوم، فإن الكمية المثلى المضافة من KH570 هي 1.2٪، حيث تصل قوة الانثناء إلى ذروتها.

3. طريقة المعالجة

الطريقة الجافة: يتم خلطها مباشرة مع المادة المالئة، باستخدام القوة الميكانيكية لتغطية سطح المادة الأساسية بعامل الاقتران.

الطريقة الرطبة: يتم تحضير محلول مائي أولاً، ثم يتم نقع أو رش المادة الأساسية، وهو مناسب للمواقف التي تتطلب متطلبات عالية (مثل المواد الإلكترونية).

الرابع، تأثير الاختيار الخاطئ وبدائل

إذا تم اختيار عامل اقتران غير مناسب، فقد تحدث مشاكل مثل تقشر المواد المركبة، وتقشير الطلاء، وانخفاض القوة. على سبيل المثال، في تعديل البولي بروبيلين، فإن استخدام KH550 عن طريق الخطأ سيؤدي إلى انخفاض قوة الصدمة بنسبة 15٪ بسبب التوافق الضعيف بين الأمين و PP غير القطبي.

عندما يكون الطراز المطلوب غير متوفر، يمكن الرجوع إلى مبدأ الاستبدال ذي القطب المتشابه. على سبيل المثال، إذا كان KH550 غير متوفر، فيمكن استبداله بـ KH792 (ألكيل ثنائي الأمين السيليكون)؛ يمكن استبدال KH570 بـ A174 (ميثيل أكريلات السيليكون).

إن فهم الاختلافات بين عوامل اقتران السيليكون الثلاثة KH550 و KH560 و KH570 سيساعد على تحقيق أقصى قدر من أداء الواجهة للمواد في التطبيقات العملية، وضمان أن عامل الاقتران المختار يلبي احتياجات الاستخدام.