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、二氧化矽、金屬、金屬氧化物等產生牢固的結合（化學或物理的）；而Y則易與 有機物中（zhōng）的樹脂、橡膠等產生良好的結合（hé）（化學或物理的），正是由於其分子中同時存在（zài）親有機和（hé）親無機的兩種功能團，因此，通過矽烷偶聯劑就可以（yǐ）把有機材料和無機材料這兩種性質差（chà）異很大的材料牢固粘合在（zài）一起（偶聯（lián）），從而獲得滿意的粘接。這就是矽烷偶聯劑名稱的由來。

　　按連接在矽原子上可水解基團（tuán）（即X基團）的（de）數量不同，矽烷偶（ǒu）聯劑可（kě）分為三官（guān）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型矽烷偶聯劑。在國外，由於矽烷偶聯劑的生產主要為幾家大公司所控製，為了形成壟斷，各立牌號（hào）。因此，同一（yī）種有機矽產品，市場上可以出現幾個牌號（hào），名（míng）目繁多。目前，美國聯合碳化公司（UCC）是世界上最大（dà）的矽烷偶聯劑有機矽（guī）膠生產廠家，其所擁有的品種也最多。

　　2、矽烷偶聯劑的應用

　　矽烷偶聯劑最（zuì）早是作為玻璃纖維增強塑料的玻纖處理劑（jì）而開發的。由於（yú）矽烷偶聯劑改善了玻纖與樹脂之間的粘合（hé），從而（ér）顯著提高了增強塑（sù）料的機械性能。隨著複合材料（liào）的迅速發展，矽烷偶（ǒu）聯劑無論在（zài）品種或產量（liàng）的發展速度也很快。近年來，利用矽烷偶聯劑對某些材料引入特定功能性基團，可以改進材料（liào）的（de）表麵性（xìng）質，獲得防靜電、防黴、防臭、防凝血和生理惰性等，成為矽烷偶聯劑新用途的開端。正是由於許多重要應用領域的開發，矽烷偶聯劑成為有機矽的一個重要分支。

　　矽烷偶聯劑是由矽氯仿（HSiCl3）和帶有反應性基團的不飽和烯烴在鉑氯酸催（cuī）化下加成，再經醇解而（ér）得。矽烷（wán）偶聯劑實質上是一類具有有機官能（néng）團（tuán）的矽烷，在其分子中同時具有能和無機質材料（如玻璃、矽（guī）砂、金屬等）化學（xué）結合的反應基團及與有機質材料（合成樹脂等）化學結合的反應基（jī）團。可（kě）用通式Y（CH2） nSiX3表示，此處，n=0～3；X－可水解的基（jī）團（tuán）；Y一有機官能團，能與樹脂（zhī）起反應。X 通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲（jiǎ）氧基乙氧基、乙酰氧基等，這些基團水解時即生成矽醇（Si（OH）3），而與無機物質結合，形成矽氧烷。Y是乙烯基、氨 基、環（huán）氧基、甲基丙（bǐng）烯酰氧基、巰基或脲基。這些反應（yīng）基可與有（yǒu）機物質反（fǎn）應而結合。

　　因（yīn）此，通過使用（yòng）矽烷偶聯劑，可在無機物質和有機物質的界麵之間架起"分子（zǐ）橋"，把兩（liǎng）種性質懸殊的材料連接在一起， 起提高複（fù）合（hé）材料的性能和（hé）增加粘接強度的（de）作用。矽烷（wán）偶聯劑的這一特性最早應用於玻璃纖維（wéi）增強塑料（玻（bō）璃鋼）上， 作（zuò）玻璃（lí）纖維的表（biǎo）麵處理劑（jì），使玻璃鋼的機械性能、電學性能和（hé）抗老（lǎo）化性能得到（dào）很大的提高，在玻璃鋼工業中的重要性早已得到公（gōng）認。

　　目前，矽烷（wán）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塑性（xìng）塑料（FRTP）用的玻璃（lí）纖維表麵（miàn）處理劑、無機填（tián）充（chōng）物的表麵處理劑以及密 封（fēng）劑、 樹脂混凝土、水交聯性聚乙烯、樹脂封（fēng）裝材料、殼型造型、輪胎、帶、塗料、膠粘劑、研磨材料（磨（mó）石）及其它的表（biǎo）麵處理劑。

　　在矽烷偶聯劑（jì）這兩類性能互異的基團中，以Y基團最（zuì）重要、它對製品性能影響很大，起決定偶聯劑的性能作用。隻有當Y基團能和（hé）對（duì）應的樹（shù）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（suǒ）以，一定的樹脂得選擇含適當Y基團的矽烷偶聯劑。 當Y為無反應性的烷基或芳基時，對極性樹脂是不起作用的，但可用於非極性樹脂，如矽橡膠、聚苯乙（yǐ）烯（xī）等的膠接中。當Y含反應性官能基，要注（zhù）意它與所用樹（shù）脂的（de） 反應（yīng）性及相容性。當Y含氨基時（shí），是屬於催化性的，能在酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛的聚合中作催化劑，也可作為環氧和聚氨酯樹脂的固化劑，這時偶聯劑完全參與反應，形成新鍵（jiàn）。氨基矽烷類的偶聯劑是屬於通用型的，幾乎能與各種樹脂起偶聯作用，但聚（jù）酯樹脂例外。x 基團的種類對偶聯效果沒有影響。

　　因此，根據Y基團中反應基的種類（lèi），矽烷偶聯劑也分別稱為乙烯基矽烷、氨基矽烷、環氧基矽烷（wán）、巰基矽烷和甲基丙烯酰氧基矽烷等，這（zhè）幾種有（yǒu）機官（guān）能團矽烷是最常（cháng）用的矽烷偶聯劑。

　　矽烷偶聯（lián）劑的應用大致可歸納為三個方麵：

　　（一）用於玻璃纖維的表麵處理，能（néng）改（gǎi）善玻璃纖維和樹脂的粘合性能，大大（dà）提高玻璃纖維增強複合材料的強度、電氣（qì）、抗水、抗氣候等性能，即使在濕態時，它（tā）對複合材料機（jī）械性能的提高，效果也十分顯著。

　　目前，在玻璃纖維（wéi）中使用矽烷偶聯劑已相當（dāng）普遍，用於這一方麵的矽烷偶聯劑約占其消耗總量的50％，其中用得較多的品種是乙烯（xī）基矽烷、氨基矽烷、甲基丙（bǐng）烯酰氧基矽烷等（děng）。

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

　　（三）用作密封劑、粘接劑和塗料的增粘劑，能提（tí）高它們（men）的粘接強度、耐水、耐氣候等（děng）性能。矽烷偶聯劑往往可（kě）以解決某些材料長期以（yǐ）來無法粘接的難題（tí）。

　　矽烷偶聯劑作為增粘劑的作用原理在於它本（běn）身（shēn）有兩（liǎng）種基（jī）團；一種（zhǒng）基團可以和被粘的骨架材料結合（hé）；而另一種基團則可以與高分子材料或粘接劑結合，從（cóng）而（ér）在粘接界麵形成強（qiáng）力較高的化學鍵，大大改善（shàn）了粘接強度。矽烷偶聯（lián）劑的應用一般有三種方（fāng）法：一是作為骨架材料的（de）表麵處理劑；二是加入到粘接劑中，三是直接加入到（dào）高分子（zǐ）材料中。從充分發揮（huī）其效能和降低（dī）成本（běn）的（de）角（jiǎo）度出發，前兩種方法較好。

　　矽烷偶聯劑在膠粘劑工業的具體（tǐ）應用有如（rú）下幾個（gè）方麵：

　　①在結構膠粘劑中金屬與非金屬的膠接，若使用矽烷類增粘劑，就能與金屬氧化物縮合（hé），或跟另一個矽烷（wán）醇縮合，從而使（shǐ）矽原子與被膠物表麵（miàn）緊緊接觸。如在丁腈酚醛（quán）結構膠中加入矽烷作增（zēng）粘劑，可以顯著提高膠接強度。

　　②在膠接玻璃纖維方麵國內外已普遍采用矽烷作（zuò）處理劑。它能與界麵發生化學反應，從而提高膠接強度。例如，氯（lǜ）丁膠膠接若不用矽烷作處理劑時（shí），膠接剝離強度為（wéi）1.07公斤／厘（lí）米2，若用（yòng）氨基（jī）矽烷作處理（lǐ）劑，則膠接的剝離強度為8.7公斤／厘米2。

　　③在矽橡膠與（yǔ）其他（tā）材料的膠接方麵，矽烷增粘劑具有特殊的功用。它（tā）明顯（xiǎn）地提高各種矽橡膠製品與其它材料的膠接強度。例如（rú），玻璃與聚（jù）氨酯橡膠膠接時，若不用矽烷作處理劑（jì），膠的剝離強度為0.224公斤／厘米2，若加矽烷時，剝離強度則為7.26公斤／厘米2。

　　④本（běn）來無法用一般粘接劑解決的粘接問題有（yǒu）時（shí）可用矽烷（wán）偶聯劑解決。如鋁和（hé）聚乙烯與金屬、矽橡膠與有（yǒu）機玻璃，都可根據化學鍵理論，選擇相（xiàng）應的矽烷（wán）偶聯劑，得到滿意的解決。例如（rú），用乙烯基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（yǎng）基矽烷可使矽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（jì）或樹脂配合使用偶聯劑後不僅能提高粘合強度，更（gèng）主要的（de）是增加（jiā）粘合力的（de）耐（nài）水（shuǐ）性及耐久性。如聚氨基甲酸酯和環氧樹脂對許多材（cái）料雖然具有高的粘合力，但（dàn）粘（zhān）合的耐久性及耐水性不太理想；加入矽烷偶聯劑（jì）後，這方麵的性能可得到顯著的改善。

　　矽烷偶聯劑的其它方麵應用還包括：

　　①使固定化酶附著到玻璃（lí）基材表（biǎo）麵，

　　②油（yóu）井鑽探中防砂，

　　③使磚石表（biǎo）麵具有憎水性，

　　④通過防吸濕作用，使熒光燈塗層具（jù）有較（jiào）高的表麵電阻；

　　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（xiàng）重要應用是用（yòng）於生產水交聯聚乙（yǐ）烯，這項工藝是美國（guó）陶康寧公司開發的，目前已商業化（huà）。近年來（lái），國內在用有機矽乳液處理毛紡織物的試驗中，發現用矽烷偶聯劑與有機（jī）矽乳液並用，可以提高毛紡（fǎng）織物的服用性能。