双组份相转移催化法合成双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-四硫化物的研究

以γ-氯丙基三乙氧基硅烷、硫化钠和硫磺为原料,采用相转移催化法合成双-[3-(三乙氧基硅烷)丙基]-四硫化物。通过正交实验探讨了Na_2S_4溶液制备的最佳工艺条件:硫磺:硫化钠质量比为1:0.85、反应温度50℃、真空度为0.05 MPa、反应时间40 min;利用单因素实验分析确定Si-69合成反应条件为:γ-氯丙基三乙氧基硅烷:硫磺:硫化钠质量比5.6:1:0.85、反应温度80℃左右、反应时间2.0h左右;并讨论了相转移催化剂、复合有机胺、水解抑制剂对产品质量和收率的影响。采用该方法能提高产物收率、缩短反应时间、降低反应温度,所得产品的外观呈淡黄色透明液体,含硫量达22.5%,纯度达到98.5%,收率达95%以上。

双-[γ-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物的合成

以γ-氯丙基三乙氧基硅烷(γ2)、硫化钠、硫粉为原料,在含有缓冲溶剂的水相中,通过相转移催化技术合成了双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(Si-69)。对反应温度、硫粉用量、水用量、催化剂用量等反应影响因素进行了讨论,得出了Si-69的较佳工艺为:硫化钠水溶液中硫化钠的质量分数为29%;硫粉/硫化钠的量之比为3.1;催化剂用量为γ2质量的2%;γ2与硫化钠的量之比为2.1;反应温度为85℃,并以液相色谱、液谱-质谱联用、红外光谱等对产物进行表征。结果表明,采用上述工艺条件可制得收率为95%、硫的质量分数达23.0%、外观淡黄色的Si-69。

双-(γ-三乙氧基硅丙基)四硫化物的合成研究进展

双-(γ-三乙氧基硅丙基)四硫化物硅烷偶联剂是高档橡胶产品的必需添加剂。目前合成双-(γ-三乙氧基硅丙基)四硫化物的路线有很多,依据反应介质,可分为水溶液体系和无水体系。本文简单介绍了各合成路线并进行了比较。

新型硅烷偶联剂双-[-3 (三乙氧基硅 )丙基 ]-二硫化物的合成

由二硫化钠和γ 氯丙基三乙氧基硅烷合成双 [3 (三乙氧基硅)丙基] 二硫化物硅烷偶联剂,原料易得,反应条件温和,在温度为80℃,回流1.5h,收率达95%,成本低。该硅烷偶联剂应用于多种天然及合成橡胶的补强,偶联效果好。

双-(γ-三乙氧基硅丙基)四硫化物的无水合成

以价廉易得的九水硫化钠、硫粉、γ-氯丙基三乙氧基硅烷为原料,甲苯作溶剂,合成了双-(γ-三乙氧基硅丙基)四硫化物。讨论了反应物比例、溶剂用量、反应温度和时间等因素对合成反应的影响。得出了最佳工艺条件:硫与九水硫化钠的物质的量比为3∶1;甲苯与九水硫化钠的物质的量比为36∶1;γ-氯丙基三乙氧基硅烷与多硫化钠的物质的量比为2.1∶1;无水乙醇与多硫化钠的物质的量比为8.0∶1;反应合成温度为80℃;反应合成时间为3.5h。制得的产品外观为淡黄色,贮存时间长,产率为95.43%,含硫量达23.21%。

双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物水相合成方法的研究

以γ-氯丙基三乙氧基硅烷为原料,在水相中通过相转移催化合成了双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(Si-69)。讨论了反应温度、γ-氯丙基三乙氧基硅烷与多硫化钠的量之比、相转移催化剂的用量等对合成反应的影响。水相中合成Si-69的较佳工艺为:γ-氯丙基三乙氧基硅烷与多硫化钠的量之比为2.1∶1,相转移催化剂的用量为γ-氯丙基三乙氧基硅烷质量的2%,反应温度80℃,可制得硫含量高于22.8%,纯度高达95%以上的Si-69。

硅烷偶联剂Si-69的工艺优化

以γ-氯丙基三乙氧基硅烷和四硫化二钠为原料,采用程控升温的方法合成了双-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(Si-69)。得出了合成Si-69的最佳工艺条件:Na2S4、γ-氯丙基三乙氧基硅烷和溶剂无水乙醇的质量比为1∶2∶2,反应温度为80℃,反应时间为3h,在此工艺条件下合成Si—69的产率为95·5%,硫的质量分数为22·7%。

钢铁表面硅烷锆盐植酸复合转化膜耐腐蚀机理研究

为提高40Cr钢体表面耐腐蚀性能,采用双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(BTESPT)、硝酸锆和植酸在40Cr钢表面制备了具有优异耐蚀性能的硅烷锆盐复合转化膜,采用正交实验法优选了硅烷锆盐复合转化液成膜的工艺条件。采用硫酸铜滴定实验、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)及电化学测试对复合膜的耐蚀性、形貌、成分、膜层的电位特性进行分析。结果表明:硅烷锆盐复合膜最优工艺为硅烷浓度5%(体积分数),硝酸锆浓度为0.75%(质量分数),溶液pH值为4,反应温度25℃,反应时间50 s;通过硫酸铜点滴试验和电化学测试可以看出掺杂植酸的复合转化膜的耐蚀性比单一硅烷膜和硅烷锆盐膜得到了明显的提升;通过微观形貌观察可以看出,植酸的添加弥补了膜层缺陷,阻碍了腐蚀介质的扩散,增强了膜层的耐腐蚀性。

钇掺杂对镁合金表面硅烷膜性能的影响

以含有不同质量浓度Y(NO3)3·6H2O的双[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物硅烷(BTESPT)半水解液为处理液,采用浸渍提拉法在AZ31B镁合金表面制备了钇掺杂的硅烷膜。采用电化学工作站、扫描电镜、X射线衍射仪和红外光谱仪研究了钇掺杂对硅烷膜耐蚀性、表面形貌和组织结构的影响。结果显示,钇掺杂能够减少硅烷膜的微孔,提高硅烷膜的耐蚀性。硅烷溶液中Y(NO3)3·6H2O的质量浓度为12 g/L时,所得钇掺杂硅烷膜的耐蚀性最佳。

硅烷偶联剂对粉煤灰/废胶粉复合材料性能的影响

在废胶粉和粉煤灰中加入硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)或双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si-69),制备粉煤灰/废胶粉(FA/URP)复合材料。研究了KH-550和Si-69的用量和加入方式对试样的力学性能及耐热性能的影响。并用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FT-IR)进行了表征。结果表明:用Si-69对粉煤灰的改性效果好于KH-550;最佳用量和加入方式为Si-69 1.0份,硅烷偶联剂先与粉煤灰混合,而后再与废胶粉混合。SEM证实Si-69/FA/URP比KH-550/FA/URP的相容性好;FT-IR证明了硅烷偶联剂中的Si—OH和粉煤灰表面的—OH发生脱水缩合,形成了Si—O键;在此条件下制得的粉煤灰/废胶粉复合材料具有很好的力学性能。邵尔A硬度为84度,拉伸强度为6.8 MPa,扯断伸长率为49%,磨耗为1.3 cm3/km,可以作为板材或铺路材料。

低阴极沉积电位对铝合金表面硅烷膜层的影响

在低阴极沉积电位条件下,使用表面活性剂改性硅烷溶液,实现了双-1,2-[γ(三乙氧基)硅丙基]四硫化物(BTSPS)在铝合金电极表面的电化学沉积,新的临界沉积电位(NCCP)约为-1.6 V.研究表明,在低阴极沉积电位下铝合金表面能得到更厚、更致密的硅烷膜层,并且在改性后溶液中制备的膜层具有较高的极化阻力.表面活性剂的加入可以降低沉积时析氢的影响,提高硅烷沉积性能.临界沉积电位的降低,使得硅烷覆盖的铝合金电极比临界沉积电位(-0.8 V)下的电极具有更好的抗腐蚀性能.

混合硅烷体系对冷轧钢表面进行硅烷化处理的研究

采用双(3-三乙氧基甲硅烷基丙基)胺和乙烯基三乙酰氧基硅烷的混合体系,对冷轧钢表面进行硅烷化处理,通过监测硅烷水解液在不同水解时间的pH值和电导率,研究其稳定性能,并研究了硅烷含量和水解溶剂中乙醇的含量对所制备硅烷膜耐腐蚀性能的影响。结果表明:混合硅烷体系的水解液具有较好的稳定性;当混合硅烷含量为2%,水解溶剂中乙醇含量为20%时,所制备硅烷膜具有较好的耐腐蚀性能,且满足工业应用要求。

硅烷偶联剂对丁腈橡胶和溶聚丁苯橡胶性能的影响

研究了双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(Si 69)作为硫给予体对硫黄硫化体系丁腈橡胶(NBR)和溶聚丁苯橡胶(SSBR)硫化特性及力学性能的影响。结果表明,Si 69参与了NBR和SSBR的硫化,导致NBR和SSBR的焦烧时间明显缩短,其中对SSBR焦烧时间的影响更大;但随着硫化温度的提高,Si 69对胶料焦烧时间的影响减弱。对添加Si 69后混炼胶的前期硫化行为进行一级动力学模拟发现,Si 69会降低NBR的硫化反应速率,使活化能减小,而对SSBR的硫化反应速率影响不大。硫化胶力学性能研究表明,随着硫化时间的延长,添加Si 69有利于提高NBR硫化胶的力学性能;但是与NBR相反,硫化时间过长,添加Si 69后SSBR硫化胶的力学性能明显下降。

氧化石墨烯增强硅烷杂化膜的耐蚀性

在40Cr基体表面制备了添加氧化石墨烯的双[γ-(三乙氧基硅基)丙基]四硫化物(BTESPT)杂化硅烷膜。采用正交试验法确定了最佳成膜工艺为:氧化石墨烯100 mg/L,浸渍时间40 s,固化温度100℃,固化时间30 min。扫描电镜观察、红外光谱分析、盐水浸泡试验和电化学阻抗谱测量的结果表明,添加氧化石墨烯明显提升了硅烷膜在钢基体表面的成膜性和耐蚀性。

氧化石墨烯改性硅烷膜水解工艺优选及膜层的耐蚀性

为进一步提高硅烷膜的耐蚀性能,在40Cr钢表面制备掺杂氧化石墨烯(GO)的双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(BTESPT)硅烷膜,采用正交试验法优选混杂硅烷膜的主要水解工艺参数,包括硅烷浓度、溶液pH值、醇水比、水解时间和水解温度,通过硫酸铜滴定试验、酸碱浸泡试验、极化曲线考察经工艺优化后的混杂硅烷膜的耐腐蚀性能。结果表明:五因素影响水解工艺的主次顺序依次为溶液p H值>硅烷浓度>水解时间>醇水比>水解温度;最佳水解工艺条件为硅烷浓度为5%(体积分数),乙醇与水体积比为80∶20,溶液pH值为4,水解时间为24h,水解温度为35℃;掺杂氧化石墨烯的硅烷膜耐碱性腐蚀能力强但耐酸性腐蚀能力较弱;通过硫酸铜点滴试验和极化曲线可以看出混杂硅烷膜的耐蚀性比单一硅烷膜得到了明显的提升;通过微观形貌观察可以看出,氧化石墨烯粒子填充在膜层中弥补了膜层缺陷,阻碍了腐蚀介质的扩散,增强了膜层的耐腐蚀性。

40Cr钢表面硅烷膜的制备及其耐腐蚀性能

目前金属表面硅烷化工艺较少涉及钢材。为更好地理解硅烷膜的耐腐蚀机理,并进一步提高钢材的耐蚀性,采用双-[3-(三乙氧基)硅丙基]四硫化物硅烷(BTESPT)在40Cr钢表面制备硅烷膜。采用正交试验优选出最佳硅烷水解及成膜工艺、参数。采用扫描电镜、能谱仪分析了硅烷膜的形貌及成分。采用中性盐雾试验、硫酸铜滴定法、浸泡失重及电化学方法研究了硅烷膜的耐腐蚀性能及耐蚀机理。结果表明:最佳硅烷水解与成膜工艺为无水乙醇与去离子水的体积比(V_r)76∶18,p H值4.5,BTESPT用量5 m L,水解温度25℃,水解时间72 h;硅烷液浸泡时间120 s,固化温度130℃,固化时间30 min;以最佳水解成膜工艺制得的硅烷膜表面致密光滑,能大幅度提高40Cr钢的耐腐蚀性;硅烷膜主要以阻碍阳极活性区溶解来提高40Cr钢板的耐腐蚀性。

40Cr钢表面TEOS改进硅烷膜的制备及其耐腐蚀性能研究

目的为了提高钢材表面的耐腐蚀性能。方法采用含正硅酸乙酯(TEOS)的硅烷液,在40Cr合金钢表面制备TEOS改进硅烷保护膜,并采用正交试验法优选出了最佳TEOS改进硅烷液的工艺参数。采用扫描电子显微镜(SEM)、中性盐雾实验失重法、电化学阻抗法和极化法对其成膜性能和耐腐蚀性进行测试。结果 TEOS改进硅烷膜的耐硫酸铜腐蚀时间相对于硅烷膜提高了近50%。电化学极化测试可以看到TEOS改进硅烷膜的腐蚀电位正移,腐蚀电流密度大幅度下降至1.883×10-6 A/cm2。电化学阻抗谱测试中,在阻抗-频率Bode图中低频区,杂化硅烷膜试样的阻抗值大于硅烷膜试样的阻抗值,表现出良好的抗腐蚀性能;相角-频率Bode图显示TEOS改进硅烷膜在中高频区出现一个宽大的平台区,而且在中高频区相位角度数大于硅烷膜的相位角度数,表现出良好的容抗性能,表明TEOS改进硅烷膜能大幅度提高40Cr的耐腐蚀性。结论所制备的TEOS改进硅烷保护膜具有较好的成膜性,该硅烷膜坚实致密,且所形成的膜结构具有较好的耐腐蚀性能。

40Cr基体表面GO/BTESPT硅烷复合膜的制备和性能表征

为了防止40Cr金属基体的腐蚀,在其表面制备添加氧化石墨烯(GO)改性的双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物(BTESPT)硅烷复合膜。采用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和接触角测量仪分析GO/BTESPT硅烷复合膜在40Cr基体表面的成膜性和疏水性,采用硫酸铜滴定试验和Tafel曲线测试研究其耐蚀性能。结果表明:GO/BTESPT硅烷复合膜在40Cr基体表面成膜性较好,接触角增加至87.41°,表面疏水性增加;与未处理的40Cr基体相比,GO/BTESPT硅烷复合膜试样耐硫酸铜腐蚀时间可达8.41 min,腐蚀电流密度下降了近2个数量级,腐蚀电位正移,表现出良好的耐蚀性能,GO/BTESPT硅烷复合膜在3.5 wt%的NaCl溶液中浸泡3 d后,仍具有一定的耐蚀防护性能。

氧瓶燃烧法测定Si-69的全硫含量

采用氧瓶燃烧法测定双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物(Si-69)的全硫含量,以过氧化氢溶液为吸收液,酚酞为指示剂,用氢氧化钠标准溶液直接滴定。探讨了该方法的精密度和准确度。结果表明,方法的相对标准偏差(RSD)<2%,与国标方法无显著性差异,相对误差≤2%。该方法简便、准确、成本低,还有快速的优点,可用于Si-69的全硫质量控制分析。