1、矽烷偶聯劑分類

　　X和（hé）Y是兩類反應特性不同的活性基團。其中，X易與無機物中的玻（bō）璃、陶土、二氧化矽、金（jīn）屬、金屬氧化物等產生牢固（gù）的結合（hé）（化學或物理的）；而Y則易與 有機（jī）物中的樹脂、橡膠等產（chǎn）生良好的結（jié）合（化（huà）學或物理的），正是由於（yú）其分子中同時存在親有機和親無機的兩（liǎng）種功能團，因此，通過矽烷偶聯劑就可（kě）以把有機（jī）材料和（hé）無機材料這兩種性質差異很大的材料牢固粘合在一起（偶聯），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（zài）矽原子上可水解基團（即X基團）的數量不同，矽烷偶聯劑可分為三官能型和二官能型兩大類，近年來，還出現（xiàn）了官能團為聚合物的聚（jù）合物型（xíng）矽烷（wán）偶聯劑。在國外，由於矽（guī）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。因此，同一種有機矽產品，市場上可以出現幾個牌號，名目繁多。目前，美國聯合碳化公司（UCC）是（shì）世界上最大的矽烷偶聯劑有機（jī）矽膠生產廠家，其所擁有的品種也最多。

　　2、矽烷偶聯劑的應用（yòng）

　　矽烷偶聯劑最早是作為玻璃纖維（wéi）增強塑料的玻纖處理劑而開發的。由於矽烷偶聯劑改善了玻纖與樹脂之（zhī）間的粘合，從而顯著提高了增強塑（sù）料的機（jī）械性能。隨著複合材料的迅速發展，矽烷偶（ǒu）聯劑無論在品種或（huò）產量的發展速度也（yě）很快。近年來，利用矽烷偶（ǒu）聯（lián）劑對某些材料引入特定功能性基團，可以改進材料的表麵性（xìng）質，獲得防靜電、防黴、防臭、防凝血和生理惰性等，成為（wéi）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（xī）烴在鉑氯酸催化下加成，再（zài）經醇解而得。矽烷偶聯劑實質上是一類具有有機官能團的矽烷，在（zài）其（qí）分子中同時具有能和無機質材料（如玻（bō）璃、矽砂（shā）、金屬等）化學結合的反應基團及與有機質材料（liào）（合成樹脂等）化學結合的反應基團（tuán）。可用（yòng）通式Y（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。X 通常是氯基（jī）、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰（xiān）氧基（jī）等（děng），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（chéng）矽氧烷。Y是乙烯基、氨 基、環氧基（jī）、甲基丙烯酰氧基、巰基或脲基。這些反應基可與有機物質反應而結（jié）合。

　　因此，通過使用（yòng）矽烷偶聯劑，可在無（wú）機物質和有機物質的界麵之間架起"分子橋"，把兩種性質懸殊的材料連接在一起， 起提高複合材（cái）料的（de）性能（néng）和增加粘接（jiē）強度的作用。矽烷偶聯劑的這一特性最早應（yīng）用於玻璃（lí）纖維（wéi）增強塑料（liào）（玻璃鋼）上， 作玻璃纖維的表麵處理劑，使玻璃鋼的機械性能（néng）、電（diàn）學性能和抗老化性能得到（dào）很大的提高（gāo），在玻璃鋼工（gōng）業中的重要性早已得到公認。

　　目前（qián），矽烷偶聯劑的用途已從玻璃纖（xiān）維增強塑料（liào）（FRP）擴（kuò）大到玻璃（lí）纖維增強熱塑性塑料（liào）（FRTP）用的玻璃纖維表麵處理劑（jì）、無機填充物的表麵處理劑以及密 封劑、 樹（shù）脂混凝土、水交聯性聚乙烯、樹（shù）脂封裝材料、殼型造型、輪胎（tāi）、帶、塗料、膠粘劑、研磨材料（磨（mó）石）及其它的表麵處理劑。

　　在（zài）矽（guī）烷（wán）偶聯劑這兩類（lèi）性能互異的基團中，以Y基團最重要、它（tā）對製品性能影響很大，起決定偶聯劑的性能作用。隻有當Y基團能和對應的樹脂起反應， 才能（néng）使複合材料的強度提高。一般要（yào）求Y基團要與樹脂相容並能起偶聯（lián）反應。所以，一定的樹脂得選擇含適當Y基團的矽烷偶聯劑（jì）。 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（yòng）於非極性樹脂，如矽（guī）橡膠、聚苯乙烯等的膠接中（zhōng）。當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含氨基時，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（yīng），形成新鍵。氨基矽烷類的偶聯劑是屬於通用型的，幾乎能與各種樹（shù）脂（zhī）起偶聯作用，但聚酯（zhǐ）樹脂例外。x 基團（tuán）的種類對偶聯效（xiào）果沒有影響。

　　因此，根據（jù）Y基團中（zhōng）反應基的種類，矽烷偶聯劑也分別稱為乙烯基矽烷（wán）、氨基矽烷、環氧基（jī）矽烷、巰基矽烷和甲（jiǎ）基丙烯酰氧基矽烷等，這幾種（zhǒng）有機（jī）官能團矽烷是最常用（yòng）的（de）矽烷偶聯劑。

　　矽烷偶聯劑的應用大致可歸納為三個方（fāng）麵：

　　（一）用於玻（bō）璃纖維的表麵處理，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複合材料的強度、電氣（qì）、抗水、抗氣候（hòu）等性能（néng），即使在濕（shī）態（tài）時（shí），它對複合材料機械性能的提高，效果也十分顯著。

　　目前，在（zài）玻璃纖維中使用矽烷（wán）偶聯劑已（yǐ）相當普遍，用於這一方麵的矽烷偶聯劑約占其（qí）消耗總量的50％，其中用得較多（duō）的（de）品種（zhǒng）是乙（yǐ）烯基（jī）矽烷、氨基矽烷、甲基丙烯（xī）酰氧基矽烷等。

　　（二）用於無機填料填（tián）充塑料。可預先對填料進行（háng）表麵處理，也可（kě）直接加入樹脂中。能改善填料在樹脂（zhī）中的分散性及（jí）粘合力，改（gǎi）善工藝（yì）性（xìng）能和提高填充塑料（包括矽（guī）膠製品，橡膠橡膠）的機械、電學和耐氣（qì）候等性能。

　　（三）用作密封（fēng）劑、粘接劑和塗料的增粘劑，能提高它們的粘接強度、耐水、耐氣候等性能。矽（guī）烷偶聯劑往往可以解決某些材料長期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種基團；一種基團可以和被粘的骨架材料結合；而另一種基團則可以與高分子材料或（huò）粘接劑結合，從而在粘接（jiē）界麵（miàn）形成強力較高的化學鍵，大大改善了粘接強度。矽烷偶聯劑的應用一般有三（sān）種方法：一是作為骨架材（cái）料的表麵處理（lǐ）劑；二是加入到（dào）粘接劑中，三是直接加入到高分子（zǐ）材料中。從充分發揮其效能和降低成本的角度出發（fā），前（qián）兩種方法較好。

　　矽（guī）烷偶（ǒu）聯劑在膠粘劑工業的具體應用有如下幾個方麵：

　　①在結構膠粘劑（jì）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（wù）縮合，或跟另一個矽烷（wán）醇縮合，從而（ér）使矽（guī）原子與被（bèi）膠物表麵緊緊（jǐn）接觸。如在丁腈酚醛結（jié）構膠中加入矽烷作增粘劑，可以顯著提高膠接強度。

　　②在膠接玻璃纖維方（fāng）麵國（guó）內外已普遍采用矽烷作處理劑。它能（néng）與界麵發生化（huà）學反應，從而提高膠接強度。例如，氯（lǜ）丁（dīng）膠膠接若不（bú）用矽烷作處理劑時，膠接剝離強度為1.07公斤／厘（lí）米2，若用氨基矽烷作處理劑，則（zé）膠接的剝離強度為8.7公斤／厘米2。

　　③在（zài）矽橡膠與其他材料的膠接方（fāng）麵，矽烷增粘劑（jì）具有特殊的功用。它明顯地提（tí）高各種矽橡膠製（zhì）品與其它材料（liào）的膠接強度。例如，玻璃與聚氨酯橡膠膠接時，若不用矽烷作（zuò）處理劑（jì），膠的剝離強度為0.224公斤／厘米2，若加矽烷時（shí），剝離強度則為7.26公（gōng）斤／厘米2。

　　④本來（lái）無法用一般粘接劑解決的粘接問題（tí）有時可用矽烷偶聯劑解決。如鋁和聚乙烯與金屬、矽橡膠與有機玻璃，都（dōu）可根（gēn）據化學鍵理論，選擇相應的矽烷偶聯劑，得到滿意的（de）解決。例如（rú），用乙烯基三過氧化叔丁基矽烷（Y一4310）可使（shǐ）聚乙烯與鋁箔相粘（zhān）合（hé）；用丁二（èr）烯基三乙氧基矽烷可使矽橡膠與金屬（shǔ）的扯（chě）離強度（dù）達到（dào） 21.6～22.4公斤／厘米2。

　　一般的粘接劑或樹脂配合使用偶聯劑後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（ān）基甲酸酯和環（huán）氧樹脂對許多材料（liào）雖然具有高的粘合力，但粘合的（de）耐久性及耐水（shuǐ）性不（bú）太理想；加（jiā）入（rù）矽烷（wán）偶聯劑後，這方麵的性能可得到（dào）顯（xiǎn）著（zhe）的改善（shàn）。

　　矽烷偶聯劑的（de）其它（tā）方麵應（yīng）用還包括：

　　①使固定化酶附著到玻璃基材表麵，

　　②油井鑽探中防砂，

　　③使磚石（shí）表麵具有憎水性，

　　④通過防吸（xī）濕作用，使熒光燈（dēng）塗層具有較高的表麵電阻；

　　⑤提高液體色（sè）譜柱中有機（jī）相對（duì）玻（bō）璃表麵（miàn）的吸濕性能。

　　矽烷偶聯劑新開發（fā）的一項重要應用是用於生產水（shuǐ）交（jiāo）聯聚乙烯，這項工藝是美國陶康（kāng）寧公司開發（fā）的，目前已商業化（huà）。近年（nián）來，國內（nèi）在（zài）用有機矽乳（rǔ）液處理毛紡織物的（de）試驗（yàn）中，發現用矽烷偶（ǒu）聯劑與有機矽乳液並用，可以（yǐ）提高毛紡織物的服用性（xìng）能。