硅烷偶聯(lián)劑

        硅烷偶聯(lián)劑： 硅烷偶聯(lián)劑是由硅氯仿（HSiCl3）和帶有反應(yīng)性基團的不飽和烯烴在鉑氯酸催化下加成，再經(jīng)醇解而得。硅烷偶聯(lián)劑實質(zhì)上是一類具有有機官能團的硅烷，在其分子中同時具有能和無機質(zhì)材料（如玻璃、硅砂、金屬等）化學結(jié)合的反應(yīng)基團及與有機質(zhì)材料（合成樹脂等）化學結(jié)合的反應(yīng)基團?？捎猛ㄊ結(jié)（CH2）nSiX3表示，此處，n=0～3；X－ 可水解的基團；Y一有機官能團，能與樹脂起反應(yīng)。X 通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等， 這些基團水解時即生成硅醇（Si(OH)3）,而與無機物質(zhì)結(jié)合,形成硅氧烷。Y是乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲基丙烯酰氧 基、巰基或脲基。這些反應(yīng)基可與有機物質(zhì)反應(yīng)而結(jié)合。

        因此，通過使用硅烷偶聯(lián)劑，可在無機物質(zhì)和有機物質(zhì)的界面之間架起"分子橋"，把兩種性質(zhì)懸殊的材料連接在
一起， 起提高復(fù)合材料的性能和增加粘接強度的作用。 硅烷偶聯(lián)劑的這一特性最早應(yīng)用于玻璃纖維增強塑料（玻璃
鋼）上， 作玻璃纖維的表面處理劑，使玻璃鋼的機械性能、電學性能和抗老化性能得到很大的提高,在玻璃鋼工業(yè)中
的重要性早已得到公認。
 
        目前，硅烷偶聯(lián)劑的用途已從玻璃纖維增強塑料（FRP）擴大到玻璃纖維增強熱塑性塑料（FRTP）用的玻璃纖維
表面處理劑、無機填充物的表面處理劑以及密封劑、 樹脂混凝土、水交聯(lián)性聚乙烯、樹脂封裝材料、殼型造型、輪
胎、帶、涂料、膠粘劑、研磨材料（磨石）及其它的表面處理劑。 

        在硅烷偶聯(lián)劑這兩類性能互異的基團中，以Y基團最重要、它對制品性能影響很大，起決定偶聯(lián)劑的性能作用。
只有當Y基團能和對應(yīng)的樹脂起反應(yīng)， 才能使復(fù)合材料的強度提高。一般要求Y基團要與樹脂相容并能起偶聯(lián)反應(yīng)。
所以，一定的樹脂得選擇含適當Y基團的硅烷偶聯(lián)劑。 當Y為無反應(yīng)性的烷基或芳基時，對極性樹脂是不起作用的，
但可用于非極性樹脂，如硅橡膠、聚苯乙烯等的膠接中。當Y含反應(yīng)性官能基，要注意它與所用樹脂的反應(yīng)性及相容
性。當Y含氨基時，是屬于催化性的，能在酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛的聚合中作催化劑，也可作為環(huán)氧和聚氨酯樹
脂的固化劑，這時偶聯(lián)劑完全參與反應(yīng)，形成新鍵。氨基硅烷類的偶聯(lián)劑是屬于通用型的,幾乎能與各種樹脂起偶聯(lián)
作用，但聚酯樹脂例外。x 基團的種類對偶聯(lián)效果沒有影響。 

        因此，根據(jù)Y基團中反應(yīng)基的種類，硅烷偶聯(lián)劑也分別稱為乙烯基硅烷、氨基硅烷、環(huán)氧基硅烷、巰基硅烷和甲
基丙烯酰氧基硅烷等，這幾種有機官能團硅烷是最常用的硅烷偶聯(lián)劑。 

    硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用大致可歸納為三個方面： 

   （一）用于玻璃纖維的表面處理，能改善玻璃纖維和樹脂的粘合性能，大大提高玻璃纖維增強復(fù)合材料的強度、
電氣、抗水、抗氣候等性能，即使在濕態(tài)時，它對復(fù)合材料機械性能的提高，效果也十分顯著。 

    目前，在玻璃纖維中使用硅烷偶聯(lián)劑已相當普遍，用于這一方面的硅烷偶聯(lián)劑約占其消耗總量的50％，其中用
得較多的品種是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。 

   （二）用于無機填料填充塑料?？深A(yù)先對填料進行表面處理，也可直接加入樹脂中。能改善填料在樹脂中的分散
性及粘合力，改善工藝性能和提高填充塑料（包括橡膠）的機械、電學和耐氣候等性能。 

   （三）用作密封劑、粘接劑和涂料的增粘劑，能提高它們的粘接強度、耐水、耐氣候等性能。 硅烷偶聯(lián)劑往往可
以解決某些材料長期以來無法粘接的難題。 

        硅烷偶聯(lián)劑作為增粘劑的作用原理在于它本身有兩種基團；一種基團可以和被粘的骨架材料結(jié)合；而另一種基團
則可以與高分子材料或粘接劑結(jié)合，從而在粘接界面形成強力較高的化學鍵，大大改善了粘接強度。硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)
用一般有三種方法：一是作為骨架材料的表面處理劑；二是加入到粘接劑中，三是直接加入到高分子材料中。從充分
發(fā)揮其效能和降低成本的角度出發(fā)，前兩種方法較好。 

    硅烷偶聯(lián)劑在膠粘劑工業(yè)的具體應(yīng)用有如下幾個方面： 

    ①在結(jié)構(gòu)膠粘劑中金屬與非金屬的膠接，若使用硅烷類增粘劑，就能與金屬氧化物縮合，或跟另一個硅烷醇縮
合，從而使硅原子與被膠物表面緊緊接觸。如在丁腈酚醛結(jié)構(gòu)膠中加入硅烷作增粘劑，可以顯著提高膠接強度。

    ②在膠接玻璃纖維方面國內(nèi)外已普遍采用硅烷作處理劑。它能與界面發(fā)生化學反應(yīng)，從而提高膠接強度。例如，
氯丁膠膠接若不用硅烷作處理劑時，膠接剝離強度為1.07公斤／厘米2，若用氨基硅烷作處理劑，則膠接的剝離強度
為8.7公斤／厘米2。 

    ③在橡膠與其他材料的膠接方面，硅烷增粘劑具有特殊的功用。它明顯地提高各種橡膠與其它材料的膠接強度。
例如，玻璃與聚氨酯橡膠膠接時，若不用硅烷作處理劑，膠的剝離強度為0.224公斤／厘米2，若加硅烷時，剝離強
度則為7.26公斤／厘米2。 

    ④本來無法用一般粘接劑解決的粘接問題有時可用硅烷偶聯(lián)劑解決。如鋁和聚乙烯、硅橡膠與金屬、硅橡膠與
有機玻璃，都可根據(jù)化學鍵理論，選擇相應(yīng)的硅烷偶聯(lián)劑，得到滿意的解決。例如，用乙烯基三過氧化叔丁基硅烷
（Y一4310）可使聚乙烯與鋁箔相粘合；用丁二烯基三乙氧基硅烷可使硅橡膠與金屬的扯離強度達到21.6～22.4公
斤／厘米2。 

        一般的粘接劑或樹脂配合使用偶聯(lián)劑后不僅能提高粘合強度，更主要的是增加粘合力的耐水性及耐久性。如聚
氨基甲酸酯和環(huán)氧樹脂對許多材料雖然具有高的粘合力，但粘合的耐久性及耐水性不太理想；加入硅烷偶聯(lián)劑后，
這方面的性能可得到顯著的改善。 

    硅烷偶聯(lián)劑的其它方面應(yīng)用還包括：
    ①使固定化酶附著到玻璃基材表面，
    ②油井鉆探中防砂，
    ③使磚石表面具有憎水性，
    ④通過防吸濕作用，使熒光燈涂層具有較高的表面電阻；
    ⑤提高液體色譜柱中有機相對玻璃表面的吸濕性能。 

        硅烷偶聯(lián)劑新開發(fā)的一項重要應(yīng)用是用于生產(chǎn)水交聯(lián)聚乙烯，這項工藝是美國陶康寧公司開發(fā)的，目前已商業(yè)
化。近年來，國內(nèi)在用有機硅乳液處理毛紡織物的試驗中，發(fā)現(xiàn)用硅烷偶聯(lián)劑與有機硅乳液并用，可以提高毛紡織
物的服用性能。