? ? 硅烷偶聯劑的通(tong)式可以表(biao)示為(wei)：Y—R—SiX3

　　1、硅烷偶聯劑的(de)結構

　　X和Y是兩(liang)類反應(ying)特(te)性不同的活性基(ji)團(tuan)。其中，X易與(yu)無(wu)機(ji)(ji)物(wu)中的玻(bo)璃、陶土、二氧化(hua)硅、金(jin)屬、金(jin)屬氧化(hua)物(wu)等產(chan)生牢固(gu)的結合(he)(化(hua)學(xue)或(huo)(huo)物(wu)理(li)的)；而(er)Y則易與(yu)有機(ji)(ji)物(wu)中的樹脂、橡膠等產(chan)生良(liang)好(hao)的結合(he)(化(hua)學(xue)或(huo)(huo)物(wu)理(li)的)，正是由于其分子中同時存在親有機(ji)(ji)和親無(wu)機(ji)(ji)的兩(liang)種功(gong)能團(tuan)，因此，通過硅烷(wan)偶(ou)聯劑(ji)就可以把有機(ji)(ji)材(cai)料(liao)(liao)和無(wu)機(ji)(ji)材(cai)料(liao)(liao)這兩(liang)種性質差異很(hen)大的材(cai)料(liao)(liao)牢固(gu)粘合(he)在一起(偶(ou)聯)，從而(er)獲得(de)滿意的粘接，這就是硅烷(wan)偶(ou)聯劑(ji)名稱的由來。

　　按連(lian)接(jie)在硅(gui)(gui)原子上可(ke)水解基團(即X基團)的(de)(de)數量不同，硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)(lian)劑可(ke)分為(wei)三(san)官能(neng)型(xing)和二官能(neng)型(xing)兩大類。近年來，還(huan)出現(xian)了(le)官能(neng)團為(wei)聚合物的(de)(de)聚合物型(xing)硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)(lian)劑。在國外，由于硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)(lian)劑的(de)(de)生產主要為(wei)幾家大公司所控制，為(wei)了(le)形(xing)成壟斷，各立牌(pai)(pai)號(hao)。因(yin)此(ci)，同一種產品，市(shi)場上可(ke)以出現(xian)幾個牌(pai)(pai)號(hao)，名(ming)目繁多。目前，美國聯(lian)(lian)合碳化公司(UCC)是世界(jie)上*大的(de)(de)硅(gui)(gui)烷偶(ou)聯(lian)(lian)劑生產廠家，其所擁有的(de)(de)品種也*多。

　　2、硅烷(wan)偶聯劑的應用

　　硅烷(wan)(wan)偶(ou)聯劑*早是作為玻璃纖(xian)維增強塑料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)玻纖(xian)處理(li)劑而開發(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)。由于(yu)硅烷(wan)(wan)偶(ou)聯劑改善了玻纖(xian)與樹脂(zhi)之間的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)合(he)，從而顯(xian)著(zhu)提(ti)高了增強塑料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)機械(xie)性(xing)(xing)能(neng)。隨著(zhu)復合(he)材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)迅速(su)發(fa)(fa)展(zhan)，硅烷(wan)(wan)偶(ou)聯劑無論(lun)在(zai)品(pin)種或產(chan)量的(de)(de)(de)(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)速(su)度也很快。近年來，利用硅烷(wan)(wan)偶(ou)聯劑對某(mou)些(xie)材(cai)料(liao)(liao)引入特定功能(neng)性(xing)(xing)基團，可以改進材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)表面性(xing)(xing)質(zhi)，獲得(de)防靜電、防霉(mei)、防臭、防凝(ning)血和生理(li)惰(duo)性(xing)(xing)等(deng)，成為硅烷(wan)(wan)偶(ou)聯劑新用途的(de)(de)(de)(de)(de)開端。正是由于(yu)許(xu)多(duo)重(zhong)要應用領域的(de)(de)(de)(de)(de)開發(fa)(fa)，硅烷(wan)(wan)偶(ou)聯劑成為有機硅的(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)重(zhong)要分支。

　　硅(gui)烷(wan)偶聯劑是(shi)(shi)由硅(gui)氯(lv)仿(fang)(HSiCl3)和帶有(you)反(fan)應(ying)(ying)性基(ji)團(tuan)(tuan)(tuan)的不飽和烯烴(jing)在鉑氯(lv)酸催(cui)化下加成(cheng)，再經醇解(jie)而(er)得。硅(gui)烷(wan)偶聯劑實質上是(shi)(shi)一(yi)類具(ju)(ju)有(you)有(you)機(ji)官能(neng)團(tuan)(tuan)(tuan)的硅(gui)烷(wan)，在其分子(zi)中(zhong)同時具(ju)(ju)有(you)能(neng)和無(wu)機(ji)質材(cai)料(liao)(如玻璃、硅(gui)砂、金屬等)化學(xue)結合(he)(he)的反(fan)應(ying)(ying)基(ji)團(tuan)(tuan)(tuan)及與(yu)(yu)有(you)機(ji)質材(cai)料(liao)(合(he)(he)成(cheng)樹脂等)化學(xue)結合(he)(he)的反(fan)應(ying)(ying)基(ji)團(tuan)(tuan)(tuan)。可(ke)用(yong)通(tong)(tong)式(shi)Y(CH2)nSiX3表示，此處，n=0～3；X-可(ke)水解(jie)的基(ji)團(tuan)(tuan)(tuan)；Y一(yi)有(you)機(ji)官能(neng)團(tuan)(tuan)(tuan)，能(neng)與(yu)(yu)樹脂起(qi)反(fan)應(ying)(ying)。X通(tong)(tong)常(chang)是(shi)(shi)氯(lv)基(ji)、甲(jia)氧(yang)(yang)(yang)基(ji)、乙氧(yang)(yang)(yang)基(ji)、甲(jia)氧(yang)(yang)(yang)基(ji)乙氧(yang)(yang)(yang)基(ji)、乙酰氧(yang)(yang)(yang)基(ji)等，這些基(ji)團(tuan)(tuan)(tuan)水解(jie)時即生成(cheng)硅(gui)醇(Si(OH)3),而(er)與(yu)(yu)無(wu)機(ji)物質結合(he)(he),形成(cheng)硅(gui)氧(yang)(yang)(yang)烷(wan)。Y是(shi)(shi)乙烯基(ji)、氨基(ji)、環氧(yang)(yang)(yang)基(ji)、甲(jia)基(ji)丙烯酰氧(yang)(yang)(yang)基(ji)、巰(qiu)基(ji)或脲基(ji)。這些反(fan)應(ying)(ying)基(ji)可(ke)與(yu)(yu)有(you)機(ji)物質反(fan)應(ying)(ying)而(er)結合(he)(he)。

　　因此(ci)，通過(guo)使(shi)用硅烷偶聯劑，可在(zai)無機(ji)物質(zhi)和(he)有機(ji)物質(zhi)的(de)界(jie)面之(zhi)間(jian)架起(qi)"分子(zi)橋(qiao)"，把兩種性質(zhi)懸殊的(de)材料(liao)(liao)連接在(zai)一(yi)起(qi)，起(qi)提高復合材料(liao)(liao)的(de)性能(neng)(neng)和(he)增加(jia)粘接強度的(de)作(zuo)用。硅烷偶聯劑的(de)這一(yi)特性*早應用于玻璃(li)纖維(wei)增強塑料(liao)(liao)(玻璃(li)鋼(gang))上，作(zuo)玻璃(li)纖維(wei)的(de)表面處(chu)理劑，使(shi)玻璃(li)鋼(gang)的(de)機(ji)械性能(neng)(neng)、電(dian)學性能(neng)(neng)和(he)抗老化性能(neng)(neng)得到很大的(de)提高,在(zai)玻璃(li)鋼(gang)工業中的(de)重要性早已得到公認。

　　目前，硅烷(wan)偶(ou)聯劑(ji)(ji)的(de)用途(tu)已從(cong)玻(bo)(bo)璃纖維(wei)增強塑(su)料(liao)(liao)(FRP)擴大到玻(bo)(bo)璃纖維(wei)增強熱塑(su)性塑(su)料(liao)(liao)(FRTP)用的(de)玻(bo)(bo)璃纖維(wei)表(biao)面(mian)處理劑(ji)(ji)、無機填充物的(de)表(biao)面(mian)處理劑(ji)(ji)以(yi)及密封劑(ji)(ji)、樹(shu)脂(zhi)(zhi)混凝土、水(shui)交聯性聚(ju)乙烯、樹(shu)脂(zhi)(zhi)封裝材料(liao)(liao)、殼型造型、輪胎(tai)、帶、涂(tu)料(liao)(liao)、膠粘劑(ji)(ji)、研(yan)磨材料(liao)(liao)(磨石)及其它的(de)表(biao)面(mian)處理劑(ji)(ji)。

　　在硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)偶(ou)聯(lian)劑(ji)(ji)這(zhe)兩類性(xing)(xing)能(neng)(neng)互(hu)異的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)團(tuan)中(zhong)，以(yi)Y基(ji)團(tuan)*重(zhong)要(yao)、它(ta)對制(zhi)品(pin)性(xing)(xing)能(neng)(neng)影響(xiang)很大(da)，起(qi)決(jue)定(ding)偶(ou)聯(lian)劑(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)作(zuo)(zuo)用(yong)。只有(you)當(dang)(dang)Y基(ji)團(tuan)能(neng)(neng)和對應(ying)(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)樹(shu)脂(zhi)起(qi)反(fan)(fan)應(ying)(ying)，才(cai)能(neng)(neng)使復合材料的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度提高。一(yi)般要(yao)求Y基(ji)團(tuan)要(yao)與(yu)樹(shu)脂(zhi)相容并(bing)能(neng)(neng)起(qi)偶(ou)聯(lian)反(fan)(fan)應(ying)(ying)。所以(yi)，一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)樹(shu)脂(zhi)得選擇(ze)含(han)適(shi)當(dang)(dang)Y基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)偶(ou)聯(lian)劑(ji)(ji)。當(dang)(dang)Y為無反(fan)(fan)應(ying)(ying)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)烷(wan)(wan)基(ji)或芳基(ji)時(shi)，對極性(xing)(xing)樹(shu)脂(zhi)是不起(qi)作(zuo)(zuo)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)，但可用(yong)于(yu)非極性(xing)(xing)樹(shu)脂(zhi)，如硅(gui)(gui)橡(xiang)膠、聚苯(ben)乙烯等的(de)(de)(de)(de)(de)膠接中(zhong)。當(dang)(dang)Y含(han)反(fan)(fan)應(ying)(ying)性(xing)(xing)官能(neng)(neng)基(ji)，要(yao)注(zhu)意它(ta)與(yu)所用(yong)樹(shu)脂(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)(ying)性(xing)(xing)及相容性(xing)(xing)。當(dang)(dang)Y含(han)氨(an)基(ji)時(shi)，是屬于(yu)催化(hua)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)，能(neng)(neng)在酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛的(de)(de)(de)(de)(de)聚合中(zhong)作(zuo)(zuo)催化(hua)劑(ji)(ji)，也可作(zuo)(zuo)為環氧和聚氨(an)酯(zhi)樹(shu)脂(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)固化(hua)劑(ji)(ji)，這(zhe)時(shi)偶(ou)聯(lian)劑(ji)(ji)完(wan)全參與(yu)反(fan)(fan)應(ying)(ying)，形成新鍵(jian)。氨(an)基(ji)硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)類的(de)(de)(de)(de)(de)偶(ou)聯(lian)劑(ji)(ji)是屬于(yu)通用(yong)型的(de)(de)(de)(de)(de),幾乎能(neng)(neng)與(yu)各種(zhong)樹(shu)脂(zhi)起(qi)偶(ou)聯(lian)作(zuo)(zuo)用(yong)，但聚酯(zhi)樹(shu)脂(zhi)例外(wai)。x基(ji)團(tuan)的(de)(de)(de)(de)(de)種(zhong)類對偶(ou)聯(lian)效(xiao)果沒有(you)影響(xiang)。

　　因此，根據(ju)Y基團(tuan)中反應基的種類，硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)偶(ou)聯(lian)劑也分別稱為(wei)乙(yi)烯基硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)、氨基硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)、環氧基硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)、巰基硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)和甲(jia)基丙烯酰(xian)氧基硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)等，這幾種有機官能團(tuan)硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)是*常用的硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)偶(ou)聯(lian)劑。

　　硅烷偶聯劑的應用大(da)致(zhi)可歸納為三(san)個方面(mian)：

　　(一(yi))用(yong)于(yu)玻(bo)(bo)璃纖維(wei)的表面處理，能(neng)改善(shan)玻(bo)(bo)璃纖維(wei)和(he)樹脂(zhi)的粘(zhan)合性能(neng)，大大提高(gao)玻(bo)(bo)璃纖維(wei)增強(qiang)復合材料的強(qiang)度、電氣、抗水、抗氣候(hou)等性能(neng)，即使(shi)在濕(shi)態時，它對復合材料機(ji)械(xie)性能(neng)的提高(gao)，效果也十分(fen)顯著(zhu)。

　　目前，在玻璃纖維中(zhong)使用(yong)硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)偶(ou)聯劑(ji)已(yi)相當普遍，用(yong)于這一(yi)方(fang)面(mian)的(de)硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)偶(ou)聯劑(ji)約占其消耗總量的(de)50%，其中(zhong)用(yong)得較多的(de)品種是乙烯基(ji)硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)、氨基(ji)硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)、甲基(ji)丙烯酰氧(yang)基(ji)硅(gui)(gui)烷(wan)(wan)等。

　　(二)用于無(wu)機填(tian)料(liao)填(tian)充塑料(liao)。可(ke)預(yu)先對填(tian)料(liao)進行表面處(chu)理(li)，也(ye)可(ke)直(zhi)接加入(ru)樹(shu)脂中。能改善填(tian)料(liao)在樹(shu)脂中的(de)分散性及粘(zhan)合力(li)，改善工藝性能和(he)提高填(tian)充塑料(liao)(包括(kuo)橡膠)的(de)機械、電學和(he)耐氣候(hou)等性能。

　　(三)用作(zuo)密封劑、粘(zhan)接劑和涂(tu)料的(de)(de)增粘(zhan)劑，能(neng)提(ti)高它們的(de)(de)粘(zhan)接強度、耐水、耐氣候等性能(neng)。硅烷(wan)偶聯劑往往可以(yi)解決(jue)某些材(cai)料長期(qi)以(yi)來無法粘(zhan)接的(de)(de)難題。

　　硅烷偶(ou)聯(lian)劑(ji)作為(wei)增(zeng)粘(zhan)劑(ji)的(de)作用原(yuan)理在于它本身有兩種(zhong)基(ji)(ji)團；一種(zhong)基(ji)(ji)團可(ke)以和被(bei)粘(zhan)的(de)骨(gu)架材料結合(he)；而另一種(zhong)基(ji)(ji)團則可(ke)以與高分(fen)子(zi)材料或粘(zhan)接劑(ji)結合(he)，從(cong)而在粘(zhan)接界面形成(cheng)強力較高的(de)化學鍵，大(da)大(da)改善(shan)了粘(zhan)接強度。硅烷偶(ou)聯(lian)劑(ji)的(de)應用一般(ban)有三種(zhong)方法(fa)：一是作為(wei)骨(gu)架材料的(de)表(biao)面處理劑(ji)；二是加入到粘(zhan)接劑(ji)中，三是直接加入到高分(fen)子(zi)材料中。從(cong)充分(fen)發揮其效能和降低(di)成(cheng)本的(de)角度出發，前兩種(zhong)方法(fa)較好。

　　硅烷偶(ou)聯劑(ji)在(zai)膠粘劑(ji)工業(ye)的具(ju)體應(ying)用有(you)如(ru)下幾(ji)個(ge)方面：

　　①在結(jie)構膠(jiao)(jiao)(jiao)粘劑(ji)中金屬(shu)(shu)與非金屬(shu)(shu)的膠(jiao)(jiao)(jiao)接(jie)，若使用硅烷類增粘劑(ji)，就能與金屬(shu)(shu)氧(yang)化物縮合，或跟另一個硅烷醇(chun)縮合，從而(er)使硅原(yuan)子(zi)與被膠(jiao)(jiao)(jiao)物表面緊緊接(jie)觸(chu)。如(ru)在丁腈酚(fen)醛結(jie)構膠(jiao)(jiao)(jiao)中加入硅烷作增粘劑(ji)，可以顯著提高膠(jiao)(jiao)(jiao)接(jie)強度(du)。

　　②在膠(jiao)(jiao)接(jie)(jie)玻璃纖維方面(mian)國內外已普遍采(cai)用硅烷(wan)(wan)作處理(li)劑(ji)。它能(neng)與界面(mian)發(fa)生化學反應，從而(er)提高膠(jiao)(jiao)接(jie)(jie)強(qiang)度(du)。例如，氯丁膠(jiao)(jiao)膠(jiao)(jiao)接(jie)(jie)若(ruo)不用硅烷(wan)(wan)作處理(li)劑(ji)時，膠(jiao)(jiao)接(jie)(jie)剝(bo)離強(qiang)度(du)為1.07公(gong)斤／厘(li)米2，若(ruo)用氨基硅烷(wan)(wan)作處理(li)劑(ji)，則膠(jiao)(jiao)接(jie)(jie)的(de)剝(bo)離強(qiang)度(du)為8.7公(gong)斤／厘(li)米2。

　　③在橡(xiang)(xiang)膠與(yu)其他材(cai)料的(de)(de)膠接(jie)(jie)方面，硅(gui)(gui)烷增(zeng)粘劑具(ju)有特殊的(de)(de)功用(yong)。它明顯地提高各種(zhong)橡(xiang)(xiang)膠與(yu)其它材(cai)料的(de)(de)膠接(jie)(jie)強度。例如，玻璃(li)與(yu)聚(ju)氨酯橡(xiang)(xiang)膠膠接(jie)(jie)時，若不用(yong)硅(gui)(gui)烷作處理劑，膠的(de)(de)剝離強度為(wei)0.224公斤／厘(li)米2，若加硅(gui)(gui)烷時，剝離強度則為(wei)7.26公斤／厘(li)米2。

　　④本(ben)來無法用一(yi)般(ban)粘接劑解(jie)決的(de)粘接問題有時(shi)可用硅(gui)烷偶聯(lian)劑解(jie)決。如鋁和聚(ju)乙(yi)烯(xi)、硅(gui)橡膠與(yu)(yu)金屬、硅(gui)橡膠與(yu)(yu)有機玻璃，都可根(gen)據化學鍵理論(lun)，選擇相應的(de)硅(gui)烷偶聯(lian)劑，得(de)到滿(man)意的(de)解(jie)決。例(li)如，用乙(yi)烯(xi)基(ji)三(san)過氧化叔丁(ding)基(ji)硅(gui)烷(Y一(yi)4310)可使聚(ju)乙(yi)烯(xi)與(yu)(yu)鋁箔相粘合；用丁(ding)二烯(xi)基(ji)三(san)乙(yi)氧基(ji)硅(gui)烷可使硅(gui)橡膠與(yu)(yu)金屬的(de)扯離強度達(da)到21.6～22.4公斤／厘米2。

　　一(yi)般的(de)粘(zhan)接劑或(huo)樹脂配合(he)使用偶(ou)聯劑后不(bu)僅能提(ti)高粘(zhan)合(he)強度(du)，更主要的(de)是增加粘(zhan)合(he)力的(de)耐水(shui)(shui)性及耐久性。如聚氨基甲酸酯和環氧樹脂對許多材料雖然具(ju)有高的(de)粘(zhan)合(he)力，但粘(zhan)合(he)的(de)耐久性及耐水(shui)(shui)性不(bu)太理想；加入硅烷偶(ou)聯劑后，這方面的(de)性能可得(de)到顯著的(de)改善。

　　硅烷偶聯劑的其它方面(mian)應用還包(bao)括：

　　①使固(gu)定化酶附著到玻璃基材表(biao)面(mian)，

　　②油井鉆探(tan)中防砂，

　　③使磚石表面具有(you)憎水性，

　　④通(tong)過(guo)防(fang)吸濕作用(yong)，使熒光燈涂層具(ju)有較高的表面電阻；

　　⑤提高液體色譜柱(zhu)中有機相(xiang)對(dui)玻璃表(biao)面的吸濕性能(neng)。

　　硅(gui)烷偶聯(lian)劑新(xin)開發的(de)(de)一項重要應(ying)用(yong)是(shi)用(yong)于生產水交聯(lian)聚乙烯，近(jin)年來，國內在用(yong)有機(ji)硅(gui)乳液(ye)處理毛紡織(zhi)物的(de)(de)試驗(yan)中，發現用(yong)硅(gui)烷偶聯(lian)劑與有機(ji)硅(gui)乳液(ye)并用(yong)，可以提高毛紡織(zhi)物的(de)(de)服用(yong)性能(neng)。