Guía de selección de silanos para adhesivos y selladores: amino, epoxi, metacrilato e isocianato silanos

Los agentes de acoplamiento de silano se utilizan ampliamente en adhesivos y selladores para mejorar la adhesión entre polímeros orgánicos y superficies inorgánicas. Sin embargo, seleccionar el silano adecuado no es simplemente una cuestión de elegir un "promotor de adhesión".

El silano más adecuado depende de varios factores, incluido elsistema de resina, sustrato, grupo funcional, mecanismo de curado, condiciones de formulación y rendimiento requerido.

Por lo tanto, un proceso de selección práctico comienza con la propia formulación del adhesivo o sellador:

Sistema de resina → Sustrato → Función requerida → Química del silano → Evaluación de formulación

Esta guía compara cuatro familias importantes de silanos utilizadas en aplicaciones de adhesivos y selladores:amino silanos, epoxi silanos, metacrilato silanos e isocianato silanos.

Muchos sistemas adhesivos contienen una fase de polímero orgánico que debe adherirse eficazmente a materiales inorgánicos como vidrio, sílice, minerales, metales, masillas, cerámicas o superficies tratadas.

Los silanos organofuncionales pueden ayudar a crear una interfaz más compatible entre estos materiales.

Una molécula de silano típica contiene dos regiones funcionales importantes:

Grupos alcoxi hidrolizables, que pueden formar grupos silanol e interactuar con superficies inorgánicas adecuadas.

Un grupo organofuncional, tales como funcionalidad amino, epoxi, metacrilato o isocianato, que pueden interactuar o reaccionar con el sistema de resina orgánica.

Dependiendo de la formulación, se pueden evaluar los silanos para:

Promoción de adhesión

Acoplamiento de interfaz orgánico-inorgánico

Modificación de superficie

Tratamiento de relleno

Durabilidad de la interfaz mejorada

Unión resistente a la humedad-

Modificación reactiva de sistemas adhesivos.

El rendimiento final depende de la formulación completa. Durante la evaluación se deben considerar la química de la resina, el catalizador, la humedad, el pH, el tipo de relleno, la concentración de silano, las condiciones de curado y el método de procesamiento.

Esta tabla debe usarse comopunto de partida para la selección de formulaciones en lugar de una regla de formulación fija. Se recomienda una evaluación de laboratorio antes del uso-a escala comercial.

1. Aminosilanos para adhesivos y selladores

 

Los silanos amino-funcionales se encuentran entre los agentes acopladores de silano más evaluados para adhesivos, selladores, revestimientos, compuestos y aplicaciones de tratamiento-de superficies.

El grupo funcional amino puede interactuar con sistemas de resinas orgánicas compatibles, mientras que los grupos alcoxi proporcionan la funcionalidad basada en silicio-necesaria para interactuar con superficies inorgánicas adecuadas.

Áreas de evaluación típicas

Los aminosilanos pueden considerarse para:

Sistemas adhesivos epoxi

Formulaciones de poliuretano

Selladores

Tratamiento de superficies de vidrio y minerales.

Modificación de sílice y relleno inorgánico.

Promoción de adhesión

Interfaces compuestas

CY-550/APTES

3-aminopropiltrietoxisilano (APTES)
Número CAS. 919-30-2

CY-550 es un trietoxisilano aminofuncional ampliamente utilizado como agente de acoplamiento y promotor de adhesión.

Se puede evaluar si la funcionalidad amino y los grupos etoxi hidrolizables son compatibles con la formulación y el sustrato.

Dirección de evaluación típica:adhesivos, selladores, revestimientos, tratamiento de vidrio, polímeros con carga mineral-y materiales compuestos.

APTMS

3-aminopropiltrimetoxisilano (APTMS)
Número CAS. 13822-56-5

APTMS proporciona la misma funcionalidad aminopropilo primaria con grupos metoxi hidrolizables.

La diferencia entre silanos metoxi{0}} y etoxi-funcionales puede influir en el comportamiento de hidrólisis y las características de procesamiento. Por lo tanto, la selección debe considerar las condiciones de formulación en lugar del grupo funcional únicamente.

2. Silanos epoxi para sistemas adhesivos reactivos

 

Los silanos epoxi-funcionales se evalúan habitualmente en adhesivos, revestimientos y otros sistemas poliméricos reactivos a base de epoxi-.

Uno de los productos más utilizados de esta familia es3-Glicidoxipropiltrimetoxisilano (GPTMS).

GPTMS

3-glicidoxipropiltrimetoxisilano
Número CAS. 2530-83-8

GPTMS contiene un grupo funcional orgánico glicidoxi junto con tres grupos metoxi hidrolizables.

Esta combinación lo hace útil para evaluar la interfaz entre sistemas de resinas orgánicas compatibles y materiales inorgánicos.

Áreas de evaluación típicas

GPTMS se puede evaluar en:

Adhesivos epoxi

Sistemas de unión estructural

Recubrimientos

Tratamiento de vidrio y minerales.

Formulaciones rellenas de sílice-

Modificación de relleno inorgánico.

Materiales compuestos

Para aplicaciones adhesivas que involucran vidrio, minerales, sílice u otros sustratos inorgánicos, GPTMS suele ser un candidato útil cuando se ha establecido la compatibilidad con la química de la resina.

3. Metacrilato silanos para sistemas acrílicos e insaturados

Los silanos funcionales metacrilato-proporcionan otra ruta importante para acoplar sistemas poliméricos orgánicos con superficies inorgánicas.

KH-570 / NOTA

3-metacriloxipropiltrimetoxisilano
Número CAS. 2530-85-0

KH-570 contiene un grupo funcional metacrilato y grupos metoxi hidrolizables.

Se evalúa comúnmente en sistemas que involucran química acrílica, metacrilato y polímeros insaturados seleccionados.

Áreas de evaluación típicas

KH-570 puede considerarse para:

Adhesivos acrílicos

Sistemas de resina de metacrilato

Recubrimientos

Materiales compuestos

Tratamiento de fibra-de vidrio

Polímeros rellenos de minerales-

Sistemas de materiales fotovoltaicos y de encapsulación-relacionados

Para aplicaciones donde la pureza, el control de la humedad y la consistencia del lote son particularmente importantes, las especificaciones requeridas deben establecerse durante la calificación del proveedor.

Chiye puede proporcionar diferentes opciones de especificaciones para KH-570 según los requisitos de aplicación y evaluación.

4. Isocianatosilanos para sistemas adhesivos de alto-rendimiento

Los isocianato-silanos funcionales son un grupo más especializado de silanos organofuncionales.

Combinan ungrupo funcional isocianato reactivo (NCO)con grupos alcoxi hidrolizables, lo que los convierte en candidatos interesantes para sistemas seleccionados de modificación de poliuretano, adhesivos especiales y polímeros-.

Debido a que los isocianato silanos son altamente reactivos, la compatibilidad de la formulación, la exposición a la humedad, las condiciones de almacenamiento y el método de procesamiento requieren una evaluación cuidadosa.

CY-908

3-isocianatopropiltrimetoxisilano
Número CAS. 15396-00-6

CY-908 es un trimetoxisilano isocianato-funcional que puede evaluarse como silano intermedio reactivo o componente promotor de la adhesión- en formulaciones seleccionadas de alto rendimiento.

Áreas de evaluación típicas

Sistemas adhesivos de poliuretano

Adhesivos especiales

Modificación de polímeros

Promoción de adhesión reactiva.

Desarrollo de selladores de alto-rendimiento

Modificación de superficie especial

CY-909

3-isocianatopropiltrietoxisilano
Número CAS. 24801-88-5

CY-909 proporciona funcionalidad isocianato junto con grupos etoxi hidrolizables.

La elección entre isocianatosilanos metoxi{0}} y etoxi-funcionales debe basarse en el perfil de reacción requerido, el comportamiento de hidrólisis, la compatibilidad de la resina y las condiciones de procesamiento.

Para proyectos de adhesivos especiales, se recomienda realizar pruebas de laboratorio antes de determinar el silano final y el nivel de adición.

Un proceso práctico de selección de silano se puede dividir en cinco pasos.

Paso 1 - Identificar el sistema de resina

Comience con la química del adhesivo o sellador.

Se debe evaluar la compatibilidad del grupo organofuncional del silano con la química de la resina y el mecanismo de curado.

Paso 2 - Identificar el sustrato

Determine las superficies que deben unirse o modificarse.

La química de la superficie y el pretratamiento pueden influir significativamente en el rendimiento del silano.

Paso 3 - Definir la función requerida

Determine qué se espera que logre el silano.

Esto ayuda a reducir la familia de silanos antes de probar productos individuales.

Paso 4 - Seleccione la química del silano

Un punto de partida simplificado es:

Funcionalidad amino → CY-550 / APTES / APTMS

Funcionalidad epoxi → GPTMS

Funcionalidad metacrilato → KH-570 / MEMO

Funcionalidad isocianato → CY-908 / CY-909

Este es un marco de selección, no un sustituto de las pruebas de formulación.

Paso 5 - Realizar la formulación-Evaluación de nivel

La elección final debe confirmarse mediante pruebas de laboratorio en condiciones representativas de la producción real.

Cuando sea posible, evalúe:

Adhesión inicial

Adhesión después del envejecimiento

Resistencia a la humedad

Compatibilidad

Curar el comportamiento

Estabilidad de almacenamiento

Características de procesamiento

Un silano que funciona bien en una formulación puede comportarse de manera diferente cuando cambian la resina, el relleno, el catalizador o las condiciones de curado.

¿Qué agente acoplante de silano se utiliza habitualmente en los adhesivos?

No existe un silano único adecuado para todos los adhesivos. Los amino, epoxi, metacrilato e isocianato silanos se evalúan comúnmente según el sistema de resina, el sustrato y la función interfacial requerida.

¿Cómo elijo entre amino y epoxi silanos?

Comience con la química de la resina y el sustrato. Los aminosilanos como APTES y APTMS se evalúan ampliamente en epoxi, poliuretano y otros sistemas compatibles, mientras que GPTMS a menudo se considera para formulaciones basadas en epoxi-y otras formulaciones reactivas. Se recomiendan pruebas de laboratorio comparativas.

¿Se puede utilizar KH-570 en formulaciones adhesivas?

Sí. KH-570 se evalúa comúnmente en acrílicos, metacrilatos y sistemas de resinas insaturadas seleccionadas, así como en recubrimientos, compuestos y otras aplicaciones que requieren un acoplamiento orgánico-inorgánico.

¿Cuándo se deben evaluar los isocianato silanos?

Se pueden considerar isocianatosilanos como CY-908 y CY-909 para poliuretanos seleccionados, adhesivos especiales y sistemas de modificación de polímeros reactivos donde la funcionalidad NCO es compatible con la formulación.

¿Deben probarse los silanos antes de su uso-a escala comercial?

Sí. La química de la resina, el sustrato, la carga, la humedad, el catalizador, las condiciones de curado y el método de procesamiento pueden influir en el rendimiento. Se recomienda una evaluación a escala de laboratorio y piloto-antes de su uso comercial.

Explorar productos relacionados: