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organo silani

SILANI promotori di adesione

Introduzione

La formula generale di un organosilano mostra due funnzionalità chimiche.

RnSiX(4 -n)

Il Silicio è il centro della molecola del silano, che contiene un gruppo R ( vinilico, amminico, epossi, mercapto, etc) e un secondo gruppo funzionale X ( metossi, etossi, etc).

Questa "semplice" struttura fornisce un LEGAME tra matrici organiche (mediante R) e inorganiche ( mediante X) il cui primo effetto sarà l'incremento d'adesione. Tale incremento avrà come conseguenza una serie di proprietà a seconda dei manufatti ( adesione, dispersione, antisedimentante, proprietà elettriche, proprietà meccaniche, etc).

Di tali caratteristiche usufruiscono vantaggi evidenti: adesivi, pitture e vernici, fibre di vetro, rivestimento di cariche, marmo sintetico, mole abrasive, fonderia, inchiostri, gomma, cavi elettrici, sigillanti, plastici rinforzati.

 

Utilizzo

I Silani sono utilizzati come agenti di adesione e mediano tra la parte organica e quella inorganica.

Il risultato è di incrementare le caratteristiche elettriche e meccaniche del materiale sia nella forma liquida che solida.

Il Silano trova diverse applicazioni: plastici rinforzati, cavi elettrici, cemento, inchiostri, etc.

Il gruppo (X) del silano idrolizzerà producendo del silanolo formando un gruppo metallico idrolizzato o silossano con il materiale inorganico.

Il gruppo organico (R) reagirà con il materiale organico ( resina) formando un legame covalente. Come risultato il materiale organico sarà unito con forza al substrato inorganico.

I Silani come agenti di accoppiamento sono usati principalmente nella plastica rinforzata e nel settore cavi elettrici come crosslinker del polietilene.

Gli altri usi includono le resine,i materiali compositi, i sigillanti, le vernici e gli adesivi.

Applicazione

Il SILANO è molto efficace con una carica che contiene un eccesso di gruppi Idrossilici sulla superficie.

Molto Efficace : Silice, Allumina, Vetro, Quarzo o Alluminio Silicato.

Efficace: Talco, Carbonato Idratato, Allumina, o Polvere di Ferro.

Abbastanza efficace : Titanio Biossido, Ossido di Zinco.

1. Processo a secco

La carica e trattata spruzzando una soluzione acquosa di silano, e poi asciugata con aria compressa o azoto.

2. Processo a umido

Una soluzione acquosa di silano e aggiunta ad una carica dispersa in acqua. Di seguito si precipita e si essicca.

2a. Processo con Soluzioni Acquose di Silani per Fibra di Vetro –

Si prepara una soluzione a 0.5% - 0.1% di silano in acqua distillata (o una soluzione di acqua ed alcool).

La fibra di vetro è impregnata nella soluzione a temperatura ambiente e poi essiccata scaldando a 110°C - 120 °C per 5 - 10 minuti.

2b. Processo per substrati di Metallo, ceramica 0 Vetro –

II substrato è trattato con una soluzione(mix di acqua/alcool o idrocarburo) da 0.2% a 2.0% di silano.

La soluzione può essere applicata a spruzzo/pennello o per immersione, con successivo asciugamento a 120°C-180°C per 2 - 5 minuti.

3. Processo a spruzzo –

Una soluzione acquosa di silano è spruzzata sulla carica, di seguito si effettua l'asciugatura.

4. Calcolo della quantità di Silano Richiesta –

La molecola di silicone e legata preferibilmente alla superficie del materiale inorganico come un innesco a formare un mono-strato.

Applicando un silano come un innesco produrrà un accoppiamento ottimale tra il substrato e la resina.

Quando usato come un innesco l'ammontare richiesto di silano può essere calcolato come segue:

Quantità di carica (g) x area della superficie (m2/g)

Quantità di SILANO (g) = ____________________________________________

Area minima di coating del SILANO (mq/g)

Filler

Surface area (m2 /g) - area della superficie (m2/g)

Silica powder

1 ~ 2

Kaolin

7

Fumed silica

150 ~ 300

Clay

7

Talc

7

Calcium silicate

2.6

Diatomaceous earth

1 ~ 3.5

 

Description Coating area (ws) Area minima di coating del SILANO (mq/g)
n-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxy Silane 358
n-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxy Silane 358
3-Aminopropyltriethoxy Silane 353
3-Aminopropyltrimethoxy Silane 353
3-Methacryloxypropyltrimethoxy Silane 314
3-Mercaptopropyltrimethoxy Silane 348
3-Glycidoxypropyltrimethoxy Silane 330

I valori dipendono dalle condizioni di processo del trattamento della superficie della carica. I seguenti valori possono essere usati come orientativi:

Una diluizione di 1% di silano può essere considerata come standard.

Generalmente da 0.3% a 0.5% sono raccomandati.

UTILIZZO CON POLIMERI

LEGAME

Il legame con i polimeri organici è complesso e dipende dalla reattività del silano stesso.

Per esempio, un epossi-silano o un ammino-silano si legheranno ad una resina di tipo epossidica; un aminosilano si legherà meglio ad una resina di tipo fenolica; un metacrilico sarà più affine attraverso una catalisi ad una resina poliestere insatura.

SELEZIONE

Il gruppo organico nel SILANO può essere un gruppo organico e reattivo o un gruppo organico e non-reattivo.

I gruppi possono essere idrofobi o idrofili, variando così le caratteristiche di stabilità termica.

La solubilità dei gruppi funzionali dipendono dalla struttura organica del SILANO e questi influenzeranno il trattamento della superficie del polimero.

Un metodo per selezionare al meglio il SILANO e il POLIMERO è quello di combinare le caratteristiche chimiche dei due materiali. La scelta dovrebbe tener conto della reattività chimica, solubilità, caratteristiche strutturali e stabilità termica dei due. Questo migliorerà la possibilità di formare un buon composto con proprietà ottimali.

Di seguito una tabella indicativa per la scelta del Silano:

NATURA CHIMICA

POLIMERO

SILANO CONSIGLIATO

SILANO ALTERNATIVO

Ammino (-etil)

Acrilico – Alchidico - Amminico – Cellulosico –

Epossidico – Poliestere - Poliuretanico – Vinilico.

AE 301

A 302

Ammino (-propil)

Acrilico – Alchidico - Poliestere - Poliuretanico – Vinilico.

A 302

AE 301

Epossidico

Acrilico – Alchidico – Amminico – Epossidico –

Nitro – Fenolico - Poliestere - Poliuretanico – Vinilico.

G 301

A 302

Metacrilico

Acrilico – Alchidico – Epossidico - Poliestere –

Poliuretanico – Vinilico.

M 301

G 301

Vinyl

Poliestere – Poliolefine - Silicone

VMO

 

 

ADESIVI E SIGILLANTI

Il Silano è utilizzato per migliorare l'adesione di una larga serie di adesivi e sigillanti.

I supporti sui quali hanno evidenziato i migliori risultati sono i metalli, vetro, pietra e cemento.

Oltre a migliorare le caratteristiche di adesione incrementano le proprietà di resistenza termica, ultravioletta e il potere idrorepellente e isolante.