新闻资讯
NEWS新闻资讯
NEWS问题:KH-602分子上为什么有个甲基?它和KH-792同为双氨基,为什么是合成氨基硅油的"标准原料"?在RTV中性硅酮胶里怎么用?
结论:KH-602是N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(CAS 3069-29-9),硅端只有2个甲氧基+1个甲基取代,水解后生成线性(非三维交联)硅氧烷,分子链更柔韧、黄变轻、不易凝胶,是合成氨基硅油和RTV增粘的首选。
速查:合成氨基硅油用KH-602量为D4(八甲基环四硅氧烷)质量的0.5%~3%;RTV硅橡胶增粘添加0.5%~1.5%;环氧密封胶添加0.5%~1.2%;水解液pH 4~5。
提醒:不要把KH-602和KH-792混为一谈——KH-792是三甲氧基,会三维交联不能用于合成线性氨基硅油,用错会导致硅油交联成胶冻整釜报废。
KH-602化学名为N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷,英文常写作N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane(简称ADAMMS、DAMS),CAS号3069-29-9,分子式C₈H₂₂N₂O₂Si,分子量206.36。室温下为无色至浅黄色透明液体,密度0.970 g/cm³(25℃),沸点232℃,折光率nᴅ²⁵ 1.445,闪点113℃。进口对应牌号包括迈图Momentive A-2120、道康宁/陶熙Dow Z-6094、信越Shin-Etsu KBM-602、赢创Degussa Dynasylan 1411。
看结构:KH-602和KH-792有机端完全一样——都是一个伯氨基+一个仲氨基的双氨基结构,差别全在硅端:KH-792是-Si(OCH₃)₃(三甲氧基),KH-602是-Si(CH₃)(OCH₃)₂(甲基二甲氧基)。也就是把三个甲氧基中的一个换成了不水解的甲基(-CH₃)。多这一个看似不起眼的甲基,对性能产生了三个决定性影响:
| 结构特征 | 带来的性能变化 |
|---|---|
| 硅端只有2个可水解甲氧基(二官能度) | 水解缩聚只能形成线性硅氧烷链,不会形成三维交联网络,这是它能合成线性氨基硅油的根本原因 |
| 侧链挂一个甲基(-CH₃) | 增加有机端比例,分子链更柔韧、有机感更强,与聚硅氧烷(硅油/硅橡胶)相容性更好,提供更好的柔软手感 |
| 少一个甲氧基、位阻增加 | 水解和自聚速度略慢于KH-792,反应更温和,水性体系中稳定性更好,不易瞬间凝胶 |
| 双氨基被柔性链"稀释" | 黄变比KH-792轻(但仍有),适合浅色织物、浅色密封胶 |
一句话说透这个甲基的意义:它把硅烷从"交联点"变成了"线性链上的侧基",让氨基可以稳定地挂在聚硅氧烷主链上提供功能(柔软、亲水、吸附、增粘),而不会把整个体系拉成三维网。这就是KH-602能成为氨基硅油工业标准原料的化学本质。
KH-602和KH-792都叫"双氨基硅烷",但两者绝对不能互相替代——用错的后果非常严重(特别是硅油合成)。下表把关键差异讲清楚:
| 对比项 | KH-602 | KH-792 |
|---|---|---|
| 化学名称 | N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷 | N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷 |
| CAS号 | 3069-29-9 | 1760-24-3 |
| 硅端结构 | -Si(CH₃)(OCH₃)₂(二官能度) | -Si(OCH₃)₃(三官能度) |
| 水解产物结构 | 线性聚硅氧烷(柔软链) | 三维交联硅氧烷网络(刚性) |
| 分子量 | 206.36 | 222.36 |
| 密度(25℃,g/cm³) | 0.970 | 1.030 |
| 沸点 | 232℃ | 259℃ |
| 折光率 | 1.445 | 1.448 |
| 反应活性 | 中高(温和) | 高(最猛) |
| 黄变 | 较轻 | 最严重 |
| 链柔性/手感 | 好(提供柔软滑爽手感) | 刚性(高交联密度) |
| 能否合成线性氨基硅油 | 可以,是标准原料 | 不可以,会导致交联凝胶 |
| 水性体系稳定性 | 较好 | 差 |
| 主要应用 | 氨基硅油、RTV中性硅酮胶、水性体系、纺织柔软剂、皮革涂饰 | 环氧结构胶、金属底涂、玻纤PA66 |
最致命的错误用法就是在合成氨基硅油时误把KH-792当KH-602投料:D4(八甲基环四硅氧烷)开环聚合要求偶联剂是二官能度(与D4一样都是链节单元),如果投入三官能度的KH-792,相当于投了交联剂,聚合物链会在硅端向三个方向生长,粘度会异常飙升,最后整釜料变成一块弹性胶冻,完全报废,没有任何挽救余地。所以硅油厂进料时对KH-602和KH-792一定要分仓、分标识、分管道,绝对不能混。
基于"双氨基+二官能度+柔性甲基"的结构,KH-602的适用体系集中在以下几个方向:
室温硫化(RTV)硅橡胶(特别是中性脱醇/脱酮肟型):KH-602是中性硅酮密封胶最常用的增粘剂之一。它的双氨基对玻璃、铝、混凝土、瓷砖、PVC都有良好配位粘接,甲基二甲氧基硅端又可以和107胶的端羟基缩合"锚"入聚硅氧烷网络,不会因为三官能度造成胶层过脆、伸长率下降。这是KH-792、KH-550在RTV里难以替代它的地方。
环氧密封胶/弹性环氧胶:在要求有一定柔性、不希望太脆的环氧密封胶(如建筑密封、电子灌封)中,KH-602的柔性链结构比KH-792更适合作为增粘剂,黄变也较轻。
水性体系(水性涂料、水性PU、水性丙烯酸):双氨基甲基二甲氧基结构在水中水解后形成的是带双氨基侧基的线性硅氧烷低聚物,不像KH-792那样瞬间三维凝胶,配合冰醋酸调pH 4~5可制得稳定的氨基硅氧烷水分散液,用于水性金属漆、水性玻璃漆的附着力促进剂。
纺织/皮革整理剂原料:作为氨基硅油(氨基改性聚硅氧烷柔软剂)的共聚单体,用于织物柔软、滑爽、回弹整理;也用于皮革涂饰的滑爽手感剂。
纸张/个人护理:用于洗发护发产品中的氨基硅油微乳液、纸张柔软剂的原料。
玻纤/矿物填料处理(浅色或柔性体系):在浅色玻纤增强PA、PP/PA合金中,KH-602比KH-792黄变轻、比KH-550柔性好,可以作为折中选择。
铸造/磨具磨料:在酚醛-环氧复合树脂磨具、树脂砂轮中作为柔性偶联剂,提高磨具韧性和抗冲击性。
不适合的场景:要求最高粘接强度、最高交联密度的纯环氧结构胶、金属重防腐底漆——这些场景三官能度的KH-792更合适;加成型(铂金硫化)硅橡胶——任何伯氨基硅烷都会毒化铂催化剂,KH-602也不例外。
氨基硅油(氨基改性聚硅氧烷)是纺织柔软剂、护发素、皮革滑爽剂的核心功能成分,而KH-602是全球氨基硅油工业生产中使用最广泛的偶联剂单体,这个地位目前没有其他牌号能撼动,原因要从聚合反应机理讲起:
氨基硅油的经典合成路线是D4(八甲基环四硅氧烷)或DMC(二甲基硅氧烷混合环体)碱催化开环聚合,在链增长过程中加入氨基硅烷偶联剂作为封端剂或共聚单元,把氨基引入聚硅氧烷侧链或末端。这个过程对硅烷偶联剂有两个硬性要求:
必须是二官能度:D4是二官能度环体(-Si(CH₃)₂-O-),开环后形成的是线性-Si-O-主链。如果加入三官能度硅烷(如KH-792的三甲氧基),就会在链上产生分叉、进一步交联,轻则黏度异常偏高、分布变宽,重则整釜凝胶。KH-602恰好是二官能度(甲基二甲氧基),聚合后氨基以侧基形式均匀挂在-Si-O-主链上,不影响主链线性,产物是真正的线性氨基硅油。
必须含双氨基结构:单氨基硅烷(如KH-902甲基二乙氧基单氨基)虽然也是二官能度,但只有一个伯氨基,整理织物的柔软度、吸附性、耐洗性不如双氨基;双氨基(伯+仲)能通过两个N原子更牢固地吸附在带负电的纤维/头发/皮革表面,提供更好的柔软、滑爽、回弹手感,同时耐洗涤性更佳。
同时满足"二官能度+双氨基"两个条件的硅烷,工业上就是KH-602,这就是它不可替代的原因。
| 参数 | 典型氨基硅油合成工艺参考 |
|---|---|
| 基础原料 | D4(或DMC)100份 |
| 硅烷偶联剂 | KH-602 0.5~3份(根据目标氨值调整,氨值越高用量越大;常用纺织柔软剂氨值0.3~0.9,约对应KH-602 1~3份) |
| 封端剂 | 六甲基二硅氧烷(MM)0.1~0.5份(控制分子量和黏度) |
| 催化剂 | KOH(或四甲基氢氧化铵TMAH)碱胶,占总质量0.01%~0.1% |
| 反应温度 | 110~140℃ |
| 反应时间 | 3~6h(保温至体系粘度稳定) |
| 后处理 | 破催化剂(TMAH可直接升温至150℃以上分解失活;KOH用磷酸/硅醇中和),低沸物脱除(-0.095MPa、140℃/30min) |
| 产物指标 | 黏度500~10000 mPa·s(视封端剂用量);氨值0.3~0.9 mmol/g;外观透明淡黄色液体 |
工艺提示:KH-602含两个氨基呈碱性,会部分中和KOH催化剂,因此实际催化剂用量比纯D4聚合略高;若要获得更柔软的"超滑"手感,可将KH-602与少量环氧基硅烷(如KH-560,占硅烷总量10%~20%)拼用,环氧基与部分氨基反应后形成的长侧链可进一步提升滑爽度。
根据应用场景不同,KH-602的用法和用量差异较大,汇总如下:
| 应用场景 | 使用方法 | 参考用量 | 工艺要点 |
|---|---|---|---|
| 氨基硅油合成(共聚法) | 与D4/DMC一起投料,碱催化开环聚合 | D4质量的0.5%~3% | 见上文合成配方;注意催化剂用量要考虑氨基中和 |
| 氨基硅油合成(接枝法,含氢硅油为基) | 先做含氢硅油,再在铂催化下与含双键的胺加成 | 按含氢量计算摩尔比 | 接枝法多用于特种高氨值硅油,常规路线不用 |
| RTV中性硅酮密封胶增粘 | 107胶脱水后、交联剂/催化剂之前加入 | 基料质量的0.5%~1.5% | 见第6问详细配方 |
| 环氧密封胶/弹性环氧胶 | 加入胺固化剂组分,避免混入A组分长期储存 | 树脂质量的0.5%~1.2% | 柔性好、黄变比KH-792轻,适合建筑密封 |
| 水性涂料/水性PU附着力促进 | 先在pH 4~5水中预水解30min,再加入水性体系 | 配方总质量0.5%~1.5% | 预水解液12~24h用完;加完后体系适用期缩短,建议即用即配 |
| 玻纤/填料表面处理(浅色体系) | 干法:喷淋到高速搅拌的填料上烘干;湿法:配成1%~2%水解液浸润 | 填料质量0.8%~2.0% | 105~120℃烘干10~15min;浅色PA中比KH-792黄变轻 |
| 纺织/皮革后整理 | 先乳化制成氨基硅油微乳液,再浸轧/喷涂 | 工作液中硅油含量0.5%~2%(owf 0.3%~1%) | 配合非离子乳化剂(AEO系列)130~140℃高压均质成20%~30%微乳 |
| 皮革涂饰滑爽剂 | 制成水包油微乳液加入涂饰配方 | 涂饰剂配方的1%~3% | 提升皮革滑爽、丰满手感,不影响涂层光泽 |
KH-602水解液配制:与其他氨基硅烷类似,按KH-602 : 水 : 醇 = 1~2 : 10 : 88~89,水/醇相预先用冰醋酸调pH 4.0~5.0,搅拌下缓慢滴加KH-602,继续搅拌20~30min至澄清。KH-602的水解液比KH-792略稳定,密封冷藏下可使用24~48h,但仍建议现配现用,出现浑浊就应弃用。
中性硅酮密封胶(脱酮肟/脱醇型)是KH-602在硅烷偶联剂市场上用量最大的下游之一,增粘机理和配方要点值得单独讲清楚。
增粘机理:中性RTV硅橡胶的主体是107胶(α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷),交联剂一般用甲基三丁酮肟基硅烷(脱酮肟型)或甲基三甲氧基硅烷(脱醇型),催化剂为有机锡(二月桂酸二丁基锡/辛酸亚锡)。107胶是惰性聚二甲基硅氧烷,对玻璃、金属、混凝土的粘接原本很差(俗称"不粘")。加入KH-602后:
硅端锚定:KH-602的两个甲氧基水解为硅醇后,一方面与107胶端羟基在锡催化下缩合,化学锚入交联网络(不会象物理增粘剂那样迁移);另一方面自缩合或与填料表面羟基缩合。
氨基端粘接:双氨基通过氢键和配位键与玻璃(Si-OH)、铝(Al³⁺配位)、混凝土(Ca²⁺和Si-OH)、PVC/亚克力(极性基团)形成牢固粘接。
柔性贡献:由于KH-602是二官能度(只有两个锚点),它在网络中是"悬挂"着的侧链形式,不会引入额外的交联点,所以不会显著降低胶的伸长率和弹性——这是三甲氧基硅烷(KH-792、KH-540、KH-151等)做不到的,三甲氧基会让胶层变硬变脆、伸长率下降。
催化作用:双氨基本身是碱性催化剂,能一定程度上加速表干(但比加锡催化剂弱得多)。
典型中性脱酮肟型硅酮密封胶参考配方(质量份):
| 原料 | 用量 | 作用 |
|---|---|---|
| 107胶(5万mPa·s) | 100份 | 基础聚合物 |
| 活性纳米碳酸钙(100nm,硬脂酸处理) | 120~150份 | 补强、触变、降低成本 |
| 甲基三丁酮肟基硅烷(交联剂) | 5~8份 | 脱酮肟交联 |
| KH-602 | 0.8~1.5份 | 增粘促进剂 |
| 二月桂酸二丁基锡(DBTDL) | 0.05~0.15份 | 缩合催化剂 |
| 气相白炭黑(亲水型200m²/g,可选) | 0~5份 | 提高触变和拉伸强度 |
关键工艺顺序:①107胶+纳米碳酸钙投入行星机,120℃、-0.095MPa真空脱水30min至水分≤500ppm,冷却至50℃以下;②加入交联剂甲基三丁酮肟基硅烷,真空搅拌10min;③加入KH-602,真空搅拌10min(注意:KH-602必须在交联剂之后、催化剂之前加入,否则过早加入可能与107胶端羟基反应黏度上升);④加入有机锡催化剂,真空搅拌10min;⑤氮气保护下出料灌装到300mL标准塑料瓶或香肠膜中。
按此配方制得的中性硅酮胶,对玻璃、阳极氧化铝、混凝土、PVC板、瓷砖剪切粘接强度可达0.8~1.2 MPa,100%定伸模量0.3~0.5 MPa,伸长率400%~600%,完全满足GB/T 14683-2017中25级、20级中性硅酮密封胶要求。如果需要对不锈钢、铜等金属更强的粘接,可在KH-602基础上拼加0.2%~0.5% KH-792,但要注意胶层可能略变硬,且浅色胶黄变风险加大。
KH-602虽然比KH-792、KH-540稳定一些,但毕竟也是含双氨基和甲氧基的硅烷,储存和操作仍需严格规范:
密封防潮:原桶充氮密封保存,开封后尽量1~2个月内用完,剩余物料用小容器满装密封,减少顶空潮气吸入。KH-602吸潮后会从无色透明慢慢变浑浊、黏度上升直至形成聚硅氧烷絮状物,此时已失效。
温度条件:5℃~30℃阴凉干燥库房储存,避免阳光直射、远离热源。低温(冬季)可能有轻微结晶倾向,回温摇匀即可,不影响品质。
保质期:原封未开封12个月;开封后1个月内用完建议。
安全防护:KH-602为碱性液体,对皮肤、眼睛有刺激性,操作时戴耐碱手套、护目镜;水解时释放甲醇(有毒易燃),必须通风操作,严禁明火。
与KH-792严格分区存放:这一点对硅油生产厂家尤其重要——两种外观相近(都为淡黄色透明液体),用错造成整釜凝胶的损失动辄数万元,建议在原料桶盖贴上醒目标识、分仓、配料前双人复核标签。
不相容物:避免与强酸、强氧化剂、多异氰酸酯直接接触(与NCO快速反应放热);避免接触铂金催化剂体系(加成型硅橡胶)。
废水处理:不要将KH-602原液直接倾倒入下水道,应在酸性条件下水解固化后作为固废处理;少量泄漏用沙土吸收。
某纺织助剂厂生产棉织柔软剂用氨基硅油微乳,核心配方:D4 100份、KH-602 2.2份、MM封端剂0.18份、四甲基氢氧化铵(TMAH)碱胶0.05份,110℃保温反应5h,再升温至150℃保持30min分解催化剂,-0.095MPa脱低30min,得到透明氨基硅油(黏度约3000 mPa·s、氨值约0.6 mmol/g)。再按硅油:AEO-3:AEO-9:冰醋酸:水 = 30:4:6:1:59(质量)配合,140℃、20MPa高压均质2次,得到半透明蓝光氨基硅油微乳(平均粒径<50nm)。用于棉织物浸轧整理(轧余率70%、100℃烘干、150℃定型90s),织物手感柔软滑爽,白度保留率≥85%,水洗10次后仍有明显柔软手感。若错误使用KH-792代替KH-602,聚合进行到约2h体系黏度就会急剧上升、最后形成一块弹性胶冻无法出料。
某胶厂生产门窗用中性硅酮密封胶,原先使用KH-550 1.5份做增粘剂,但铝型材粘接不稳定、偶尔出现"不粘铝"投诉,且胶层偏硬、伸长率只有280%。广州依帕克斯建议改为KH-602 1.0份代替KH-550,配方其余部分不变。改进后胶层对阳极氧化铝的剪切粘接从0.5 MPa提升到1.0 MPa以上,且粘接破坏模式从界面脱粘转变为内聚破坏;100%定伸模量从0.6 MPa降到0.4 MPa,伸长率提高到450%以上,完全满足GB/T 14683-2017的25LM级耐候密封胶要求;白色胶100℃×7天老化后色差ΔE约2.5(KH-550同等条件下ΔE约3.5),黄变明显减轻。
某皮革化工厂合成顶层涂饰用滑爽手感剂:D4 100份、KH-602 1.5份、环氧基硅烷KH-560 0.3份(辅助滑爽)、MM 0.3份,KOH碱催化120℃聚合4h,磷酸中和后得到黏度约1500 mPa·s、氨值约0.4 mmol/g的低氨值氨基硅油。配合非离子乳化剂高压均质制成25%固含水包油微乳液,以涂饰配方总量2%~3%的比例加入聚氨酯/丙烯酸顶层涂饰剂中,喷涂或辊涂在皮革表面,100℃烘干。成品皮革表面滑爽度(动摩擦系数)从0.6降到0.35,丰满度、耐干湿擦明显改善,且不影响涂层光泽和耐曲挠性。
相关产品:KH-602 双氨基甲基二甲氧基硅烷(A-2120)、KH-792 双氨基三甲氧基硅烷(A-1120)、KH-550 γ-氨丙基三乙氧基硅烷(A-1100)
电话
微信扫一扫