1、矽烷偶聯劑分類

　　X和Y是兩類反應特性不（bú）同的活性基團。其中，X易與無機物中的玻璃、陶（táo）土、二氧化（huà）矽、金（jīn）屬、金屬氧（yǎng）化（huà）物等產生牢固（gù）的結合（化學（xué）或物理的）；而Y則易與 有（yǒu）機物中的樹脂、橡膠等產生良好的（de）結合（化學或物理的），正是由於其分子中同時存在（zài）親有（yǒu）機（jī）和親無機的兩種功能團，因此，通（tōng）過矽烷偶聯劑就可（kě）以把有（yǒu）機材料和無機材料這兩種性質差異很大的材料牢（láo）固（gù）粘合在一起（偶聯），從（cóng）而獲得滿意的粘接。這就是矽烷（wán）偶聯劑名稱的（de）由來。

　　按連接在矽原子上可（kě）水解基團（即X基（jī）團）的數量不同，矽烷偶聯（lián）劑可（kě）分為三（sān）官能型和二官能型兩大類，近年來，還出現了官能團為聚合物的聚合物（wù）型矽（guī）烷偶聯劑。在國外，由於（yú）矽烷偶聯劑的生產主要為幾（jǐ）家大公司所控製，為了（le）形成壟斷，各立牌號。因此，同一種有機矽產品，市場（chǎng）上可以出現（xiàn）幾個牌（pái）號（hào），名目繁多。目前，美國聯合碳化公司（UCC）是世界上最大的矽烷偶聯劑有機（jī）矽膠生產廠家，其所擁（yōng）有的品種也最多。

　　2、矽烷偶聯劑（jì）的應用

　　矽烷偶聯（lián）劑（jì）最（zuì）早是作為玻璃纖維增強塑料的玻纖處理（lǐ）劑而開發的。由（yóu）於矽烷偶聯劑改善了玻纖與（yǔ）樹脂之間的粘合，從而顯著提高了增強（qiáng）塑料的機械性能。隨著複合材料的迅速發展，矽烷偶聯劑無（wú）論在品種或產量的發展（zhǎn）速度也很快。近年來（lái），利用矽烷（wán）偶聯劑對某些（xiē）材（cái）料（liào）引入特定（dìng）功能性基團，可以（yǐ）改進材料的表麵性質，獲得防靜電、防黴、防臭、防凝血和生理惰性（xìng）等，成為矽烷偶聯劑（jì）新（xīn）用途的開端。正是（shì）由於許多重要應用領域的開發，矽烷偶（ǒu）聯劑成（chéng）為有機矽的一個重要（yào）分支。

　　矽烷偶聯劑（jì）是（shì）由矽氯仿（HSiCl3）和（hé）帶有（yǒu）反應性基團的不（bú）飽和烯烴在鉑氯酸催化下加成，再經醇解而（ér）得。矽烷偶聯劑實（shí）質上是一類具有有（yǒu）機官能團的矽烷，在（zài）其分（fèn）子中同時具有能和無機質材料（如玻璃、矽砂、金屬等）化學結合（hé）的反應基團及與有機質材料（合成樹脂等）化學結合的（de）反（fǎn）應基團。可（kě）用通式Y（CH2） nSiX3表示，此處，n=0～3；X－可水解的基團；Y一有機（jī）官能團，能與樹脂起反應。X 通常（cháng）是氯（lǜ）基、甲（jiǎ）氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙（yǐ）酰氧基等，這些基團水解時即生成矽醇（Si（OH）3），而與無機物質結合，形（xíng）成矽氧烷。Y是乙烯基、氨 基、環氧基（jī）、甲基丙烯酰氧基、巰（qiú）基或（huò）脲基。這些反應基（jī）可與有機物質反應（yīng）而結合。

　　因此，通過使用矽烷偶聯劑，可在（zài）無（wú）機物質和有機物質的界（jiè）麵之（zhī）間架起"分子橋"，把兩種性質（zhì）懸殊的材料連接在（zài）一起， 起提高複合材料的性能和增加粘接強度的作用。矽烷偶聯劑（jì）的這一特性最早應（yīng）用於玻璃纖維增強塑料（liào）（玻璃鋼）上， 作玻璃纖（xiān）維（wéi）的表麵處理（lǐ）劑（jì），使玻璃鋼的機械性能、電學性能和（hé）抗老化性能得到很（hěn）大的提高，在玻（bō）璃鋼工業（yè）中的重要性早已得到公認。

　　目前，矽烷偶聯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（rè）塑性塑料（FRTP）用的玻（bō）璃纖維表麵處理劑、無機填充物的表麵處理劑以及密 封劑、 樹脂混凝土、水交聯性聚乙（yǐ）烯、樹（shù）脂封裝材料、殼型造型（xíng）、輪胎、帶、塗料、膠粘劑、研磨材料（磨石）及其它的表（biǎo）麵（miàn）處理劑。

　　在矽烷偶聯劑（jì）這兩類性能互異（yì）的基團中，以Y基團最重要、它對製品性能影（yǐng）響很大，起決定偶聯劑的性能作用。隻（zhī）有當Y基（jī）團能和對（duì）應（yīng）的樹脂起反應， 才能使複合材料的強度提高。一般要求Y基（jī）團要與樹脂相容並能起偶聯反應。所以，一定的樹脂得選擇含適當Y基團的矽烷偶聯劑。 當Y為無反應性的烷（wán）基或芳基時，對極性樹脂是不（bú）起作用的，但可用於非（fēi）極性樹脂，如矽橡膠、聚苯乙烯等的膠接中。當（dāng）Y含反應性官能基，要注意它與所用樹脂的 反應性及相容性。當Y含（hán）氨基時，是屬於催化性的（de），能（néng）在（zài）酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛的聚合中（zhōng）作催（cuī）化劑，也可（kě）作為環（huán）氧和聚氨（ān）酯樹脂的固化劑，這（zhè）時偶聯劑完全參與反應，形成新鍵。氨基矽烷（wán）類的偶聯劑是屬於通用型的，幾乎能（néng）與各種樹脂起偶聯作用，但聚酯樹（shù）脂例外。x 基團的種類對（duì）偶聯效果沒有影（yǐng）響。

　　因此，根據Y基團中反應基的種類，矽烷偶聯劑也分（fèn）別稱為乙烯基矽烷、氨基矽烷、環氧基（jī）矽烷、巰基矽烷（wán）和（hé）甲基丙烯酰氧基矽烷等，這幾種有機官（guān）能團矽烷是最常用（yòng）的矽烷偶聯（lián）劑。

　　矽烷（wán）偶聯劑的應用大（dà）致可歸納為三個方（fāng）麵：

　　（一）用於玻璃纖維（wéi）的表麵處理，能改善玻璃纖維和樹脂的粘合性能，大大提（tí）高玻璃（lí）纖維增強複合材料的強度、電氣（qì）、抗水、抗氣候（hòu）等性能，即使在（zài）濕態時，它對複合材料機械性能（néng）的提高，效果也十分顯著。

　　目前，在玻璃纖維中使用矽烷偶聯劑已相當普遍，用（yòng）於這一方（fāng）麵的矽烷偶聯劑約占其消耗總量的50％，其中用得較（jiào）多的品種是乙烯基矽烷、氨（ān）基矽烷、甲基丙烯酰氧基（jī）矽烷等。

　　（二）用於無機填料填充（chōng）塑料。可預先對填（tián）料進行表麵處理，也可直接加入樹脂中。能改善填（tián）料在樹脂中的分散性及粘合力，改（gǎi）善工藝性能和提高填充塑料（包括矽膠製品，橡膠橡（xiàng）膠（jiāo））的機械、電學（xué）和耐氣候等性能。

　　（三）用作密封劑（jì）、粘接劑和塗料（liào）的增粘（zhān）劑，能提高（gāo）它們的（de）粘接強度、耐水、耐（nài）氣候等性能。矽烷偶聯劑往往可以解決某些材料長（zhǎng）期（qī）以來無法粘接的難題。

　　矽烷偶聯劑作為增粘劑的作用原理在於它本身有兩（liǎng）種基團；一種基團可以和被粘的骨架材料結合（hé）；而另一種（zhǒng）基（jī）團則可以與高分子材料或粘接（jiē）劑（jì）結合，從而在粘接界麵形成強（qiáng）力較高的化（huà）學鍵，大大改善了粘接強度（dù）。矽烷（wán）偶聯（lián）劑的應用一（yī）般有三種方法：一是作為骨架（jià）材料的表麵處理（lǐ）劑；二是加入到粘接劑中，三是直接加入到高分子材料中。從充分發揮（huī）其（qí）效能和降低成本的角度出發，前兩種方法較好。

　　矽烷偶（ǒu）聯劑在膠粘劑工業的具體（tǐ）應用有如下幾個方麵：

　　①在結構膠粘劑中金屬與非金屬的膠接（jiē），若使用矽烷類增粘劑，就能與金屬氧化（huà）物縮合，或跟另一（yī）個矽烷醇（chún）縮合（hé），從而使（shǐ）矽原子與被膠物表麵緊緊接觸。如在丁腈酚醛結構（gòu）膠中加入矽烷作增粘劑，可以顯著提高膠接強（qiáng）度。

　　②在膠接玻璃纖維方麵國內外（wài）已普遍采用矽烷作處（chù）理劑。它能與界麵發生（shēng）化（huà）學反應，從而（ér）提高（gāo）膠接強（qiáng）度。例（lì）如，氯丁膠膠接若不（bú）用矽烷作（zuò）處理劑時，膠接剝離強度為1.07公斤／厘米2，若用（yòng）氨基矽烷作處理劑，則膠接的剝離強度為（wéi）8.7公斤／厘米2。

　　③在矽橡膠與其他材料的膠接方麵，矽烷增粘劑具有特殊的功用。它明顯地（dì）提高各種矽橡膠製（zhì）品與其（qí）它材（cái）料的膠接強度。例如，玻璃與聚氨酯橡膠膠接時（shí），若不用矽烷作處理劑，膠（jiāo）的剝離強度為0.224公斤／厘米2，若加矽烷時，剝離強度（dù）則為7.26公斤／厘米2。

　　④本（běn）來無（wú）法用一般粘接劑解（jiě）決的粘接問題有時（shí）可用矽烷偶聯劑解決（jué）。如鋁（lǚ）和聚（jù）乙烯與金屬、矽橡（xiàng）膠與（yǔ）有機玻璃，都可根據化學鍵理論（lùn），選擇相應的（de）矽烷偶聯劑，得到滿意的解決。例如，用乙（yǐ）烯基（jī）三過氧化叔丁基矽烷（Y一4310）可使聚乙烯與鋁箔相粘合；用丁二烯基三乙氧基矽烷可（kě）使矽橡膠與金屬的扯離強（qiáng）度達到 21.6～22.4公（gōng）斤（jīn）／厘米2。

　　一般的粘接劑或樹脂配合使用（yòng）偶聯劑後不僅能（néng）提高粘合強度，更主要的是增加粘合力（lì）的耐水性及耐久性。如聚氨基甲酸酯和環氧樹脂對（duì）許多材料雖然具有高的粘合力，但粘合的耐久性及耐水性（xìng）不太理想；加入矽烷偶聯劑後，這方（fāng）麵的性能可得到顯（xiǎn）著（zhe）的改善。

　　矽烷偶（ǒu）聯劑的其它（tā）方麵應用還包括：

　　①使固定化（huà）酶附著到玻璃基材（cái）表（biǎo）麵，

　　②油井鑽探中防砂，

　　③使磚石表麵具有憎水性，

　　④通過防吸濕作用，使熒光燈塗層具有較高的表麵電阻（zǔ）；

　　⑤提高液體色譜（pǔ）柱中有機相對玻璃表麵的吸濕性能。

　　矽烷偶聯劑新開發的一項重要應用是用（yòng）於生產（chǎn）水交聯聚乙（yǐ）烯，這項工藝是美國陶康寧公司開發的，目前已商業化（huà）。近年來，國內在用有機矽乳液（yè）處理毛紡織物的試驗中，發現用矽烷（wán）偶聯劑與有機矽（guī）乳液並（bìng）用，可以提高毛紡織物的服用性能。