1、矽烷偶聯劑分類

　　X和（hé）Y是兩類反應特性不同的（de）活（huó）性基團（tuán）。其中，X易與（yǔ）無機物中的（de）玻璃、陶土、二氧化矽、金屬、金屬氧化物等產生牢固的結合（化學或（huò）物理的）；而Y則易與 有機物中的樹脂、橡膠等產生良好的結合（化學或物理的（de）），正是由於其分子（zǐ）中同時存在親有機和親無（wú）機的兩種功能團，因此，通過矽（guī）烷偶聯劑就可以把有（yǒu）機材料和無機材料這（zhè）兩（liǎng）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（shì）矽烷偶聯劑名稱的由來。

　　按連（lián）接在矽原子（zǐ）上可水解基團（即X基（jī）團）的（de）數量（liàng）不（bú）同，矽烷偶聯劑可分為三官能型和二官能型（xíng）兩大類，近年來，還（hái）出現了官能團為聚（jù）合物的聚合物型矽烷偶聯劑（jì）。在（zài）國外，由於（yú）矽烷偶聯劑（jì）的生產主要為（wéi）幾家大公司所控製，為（wéi）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（pái）號，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矽膠生產廠（chǎng）家，其所（suǒ）擁有的（de）品（pǐn）種也最多。

　　2、矽烷偶聯劑的應用

　　矽（guī）烷偶聯劑最早是作為玻璃纖維增強塑料（liào）的玻纖處理（lǐ）劑而開發的。由於矽烷偶聯劑改善了玻纖與樹脂之間的粘合（hé），從而（ér）顯著提高了增強塑料的（de）機械性能。隨著複合材料的迅速發（fā）展，矽烷偶（ǒu）聯劑無論（lùn）在品種或產量的發展速度也很（hěn）快。近年來，利用矽烷偶聯劑對某些材料引入特定（dìng）功能性（xìng）基團，可以改進材料（liào）的表麵性（xìng）質，獲得防靜電、防黴、防臭、防凝血和生理惰性等，成為矽烷偶聯劑新（xīn）用（yòng）途的開端。正是由於許多重要應用領域的開（kāi）發，矽烷偶聯劑成為有機矽的一個（gè）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（tīng）在鉑氯酸催化（huà）下加成，再經醇解而得。矽烷偶（ǒu）聯（lián）劑實質上是一類具（jù）有有（yǒu）機官能（néng）團的矽烷，在其分子中同時具有能和（hé）無機質材料（如玻璃、矽砂、金（jīn）屬等）化學結（jié）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。可用通式Y（CH2） nSiX3表（biǎo）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（qǐ）反應。X 通常是氯基、甲氧基、乙（yǐ）氧（yǎng）基、甲氧（yǎng）基乙氧（yǎng）基、乙酰氧基等（děng），這些基團水解時即生成矽醇（Si（OH）3），而（ér）與無機物質結合（hé），形成矽氧（yǎng）烷。Y是乙烯（xī）基、氨 基、環氧（yǎng）基、甲基丙烯酰氧基、巰基或脲基。這（zhè）些反應基可與有機物（wù）質反（fǎn）應而結合。

　　因此，通過使用矽烷偶聯（lián）劑，可在無機物質和有機物質（zhì）的界麵之（zhī）間架起"分子橋（qiáo）"，把兩種性（xìng）質懸殊（shū）的材料連接在一起， 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（zuì）早應用於玻璃纖維增強塑料（liào）（玻璃鋼）上， 作玻璃纖（xiān）維的（de）表麵處理（lǐ）劑，使玻璃（lí）鋼的機械性能、電學性能和抗老化（huà）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，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（xìng）塑料（FRTP）用的玻（bō）璃纖維表麵處理劑、無機填充物（wù）的（de）表麵（miàn）處理劑以及密 封劑、 樹脂（zhī）混（hún）凝土、水交聯性聚乙烯、樹脂封裝材料、殼型造型、輪胎、帶（dài）、塗料、膠粘劑、研磨材料（磨石（shí））及其它（tā）的表麵處理劑。

　　在矽烷偶聯劑這兩類性能互異的基團中，以Y基團最重要、它對製品性能（néng）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， 才能使複（fù）合材料的（de）強度提高。一般要求Y基團要與樹脂相容並能起偶聯反應。所以，一定的樹（shù）脂（zhī）得選（xuǎn）擇（zé）含適當Y基團的矽烷偶聯劑。 當Y為（wéi）無（wú）反應性的烷基或芳基時，對極性樹脂是不起作用（yòng）的，但可用於非極性樹脂，如矽橡膠、聚苯乙烯等的膠接中。當Y含反應性官能（néng）基，要注意它與所用樹脂的 反應性（xìng）及相容性。當Y含氨基時，是屬於催化性的，能在酚（fēn）醛、脲醛、三聚氰胺（àn）甲醛的聚合中作催化劑，也（yě）可（kě）作（zuò）為環氧和（hé）聚氨酯樹脂的固化劑，這時偶（ǒu）聯劑完（wán）全（quán）參與反應，形成新鍵。氨基矽烷類的偶（ǒu）聯劑是屬於（yú）通用型的，幾乎能與各種樹脂起偶聯作用（yòng），但聚酯樹脂例外。x 基團的種（zhǒng）類對偶聯效果沒有（yǒu）影響。

　　因此，根據Y基團中反應（yīng）基的（de）種類，矽烷偶聯劑也（yě）分別稱為乙烯基矽（guī）烷、氨基（jī）矽烷、環氧基矽烷、巰基矽烷和甲基（jī）丙烯酰氧基矽烷等，這幾種有機官能團矽烷是最常（cháng）用（yòng）的矽烷偶聯劑。

　　矽烷偶聯劑的應用大致可歸納（nà）為三個方麵：

　　（一）用（yòng）於玻璃纖維（wéi）的表麵（miàn）處理，能改善玻璃纖維和樹脂的粘合性能，大大提高玻璃（lí）纖維（wéi）增強（qiáng）複合材料的強度、電氣（qì）、抗水、抗氣候（hòu）等性能，即使（shǐ）在濕態時，它對複合材（cái）料機械性能的提高，效果也十分顯著（zhe）。

　　目前，在玻璃纖維中使用矽烷偶聯（lián）劑已相當普遍，用於這一方麵的矽烷偶聯劑（jì）約占其消（xiāo）耗總量的50％，其中用得較多（duō）的品種是乙烯基矽烷、氨基矽烷、甲基丙烯酰氧基矽（guī）烷等。

　　（二）用於無機（jī）填料填充塑（sù）料。可預先對填料進行表麵處理，也可直接加入樹脂中。能改善（shàn）填料在（zài）樹（shù）脂中的（de）分散性及粘合力，改善工藝（yì）性能和提高填充塑料（包括矽膠（jiāo）製品，橡膠橡膠）的（de）機械、電（diàn）學和（hé）耐氣候等性能。

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

　　矽烷偶聯劑作為增粘劑的作用（yòng）原理在（zài）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（hé）；而另一種基（jī）團則（zé）可以與高分子（zǐ）材料或粘接劑結合，從而在粘接（jiē）界麵形成強力較（jiào）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種方（fāng）法：一是作為骨架材料的表麵處理劑；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（qí）效能和降低成本的角度出發（fā），前兩種方法較好。

　　矽烷偶聯劑在膠粘劑工（gōng）業的具體應用有如下（xià）幾個方麵：

　　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（yǔ）金屬氧化物縮合，或跟（gēn）另一個矽烷（wán）醇縮合，從而使矽原子與被膠物（wù）表麵（miàn）緊緊（jǐn）接觸（chù）。如（rú）在丁腈酚醛結構膠中加入矽烷作增粘劑，可以（yǐ）顯著提高膠接強度。

　　②在膠接玻璃纖維（wéi）方麵國內外已普遍采用矽烷作處理劑（jì）。它能與界麵發生化學反應，從（cóng）而提高膠接強度。例如，氯丁膠膠接若不用矽烷作處理劑時（shí），膠接剝離強度為1.07公斤／厘米2，若（ruò）用氨基矽烷作處理劑，則膠接的剝離強度為8.7公斤／厘米2。

　　③在矽橡膠與其他材料的膠接（jiē）方麵，矽烷增粘劑具有特殊的功用。它明（míng）顯地提高各種（zhǒng）矽橡膠製品與（yǔ）其它材料的膠接強度（dù）。例如，玻（bō）璃與聚氨酯橡（xiàng）膠（jiāo）膠接時，若不用矽烷作處理劑，膠的剝離強度為0.224公斤（jīn）／厘米2，若加矽烷時，剝（bāo）離強度則為7.26公（gōng）斤／厘米2。

　　④本來無法用一般粘接劑解決的（de）粘接問（wèn）題有時（shí）可用矽烷偶聯劑解決。如鋁和聚乙烯與金屬、矽橡膠與有（yǒu）機玻璃，都可根據化學鍵理論（lùn），選擇相應的矽烷偶（ǒu）聯劑，得到滿意的解決。例如，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（xī）基三乙氧基（jī）矽烷可使矽橡膠與金屬（shǔ）的扯離強度達到 21.6～22.4公斤／厘米2。

　　一般的粘接劑或（huò）樹脂（zhī）配合使（shǐ）用偶聯劑後不僅能提高粘合強度，更主（zhǔ）要的（de）是增加粘合力的耐水性及耐久性。如聚氨基甲（jiǎ）酸（suān）酯和環氧樹脂對許多材料雖然具有高的粘合力，但粘合的（de）耐久性及耐水性（xìng）不太（tài）理想；加入矽烷偶聯劑後，這方（fāng）麵的性能可（kě）得到顯著的改善。

　　矽烷偶聯（lián）劑的其它方麵應用還包（bāo）括：

　　①使固定化（huà）酶附著到玻璃（lí）基材表麵，

　　②油井鑽探中（zhōng）防砂，

　　③使磚石表麵具有（yǒu）憎水性，

　　④通過防吸濕作用，使熒光燈塗層具有較（jiào）高的表麵電阻；

　　⑤提高液（yè）體色譜柱中有機相對玻璃表（biǎo）麵的吸濕性能。

　　矽烷偶聯劑新開發的一項（xiàng）重要應用是（shì）用於生產水交聯聚乙（yǐ）烯，這（zhè）項工藝是美國陶康寧公司開發的，目前已（yǐ）商業化。近年來（lái），國內在用有機矽乳液處理毛紡織物的試驗中（zhōng），發（fā）現用矽烷偶聯劑與（yǔ）有（yǒu）機矽乳液並用，可（kě）以提高毛紡織物的服（fú）用性能。