1、硅(gui)烷(wan)偶聯劑分類(lei)

　　X和Y是(shi)兩類反應特性(xing)不同的(de)(de)(de)活(huo)性(xing)基團(tuan)。其中(zhong)，X易與無(wu)機(ji)物中(zhong)的(de)(de)(de)玻璃、陶土、二氧(yang)化硅、金屬(shu)、金屬(shu)氧(yang)化物等(deng)(deng)產(chan)生(sheng)牢(lao)(lao)固(gu)的(de)(de)(de)結合（化學或(huo)物理(li)的(de)(de)(de)）；而Y則易與 有機(ji)物中(zhong)的(de)(de)(de)樹脂、橡膠等(deng)(deng)產(chan)生(sheng)良好的(de)(de)(de)結合（化學或(huo)物理(li)的(de)(de)(de)），正是(shi)由于其分子中(zhong)同時存(cun)在(zai)(zai)親有機(ji)和親無(wu)機(ji)的(de)(de)(de)兩種功(gong)能團(tuan)，因此，通過硅烷(wan)偶聯(lian)劑(ji)就(jiu)可以把有機(ji)材(cai)料和無(wu)機(ji)材(cai)料這兩種性(xing)質差異很大的(de)(de)(de)材(cai)料牢(lao)(lao)固(gu)粘(zhan)合在(zai)(zai)一起（偶聯(lian)），從而獲(huo)得滿意的(de)(de)(de)粘(zhan)接。這就(jiu)是(shi)硅烷(wan)偶聯(lian)劑(ji)名稱(cheng)的(de)(de)(de)由來。

　　按連接在硅(gui)原子(zi)上可水解(jie)基團（即X基團）的數量不同，硅烷偶聯劑可分為三官能型和二官能型兩大類，近年來，還出現了官能團為聚合物的聚合物型硅烷偶聯劑。在國外，由于硅烷偶聯劑的生產主要為幾家大公司所控制，為了形成壟斷，各立牌號。因此，同一種有機硅產品，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）是世界上最大的硅烷偶聯劑有機硅膠生產廠家，其所擁有的品種也最多。

　　2、硅烷偶聯劑的(de)應(ying)用

　　硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)(lian)劑(ji)(ji)最早(zao)是作為(wei)玻(bo)璃纖維增強塑料的(de)(de)玻(bo)纖處(chu)理劑(ji)(ji)而開(kai)發的(de)(de)。由于硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)(lian)劑(ji)(ji)改善了(le)(le)玻(bo)纖與樹脂之間(jian)的(de)(de)粘合(he)，從而顯著提高了(le)(le)增強塑料的(de)(de)機械性(xing)(xing)能(neng)。隨(sui)著復合(he)材料的(de)(de)迅速發展，硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)(lian)劑(ji)(ji)無論在品種(zhong)或產量的(de)(de)發展速度(du)也很(hen)快。近年來，利用(yong)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)(lian)劑(ji)(ji)對(dui)某些材料引(yin)入特定功(gong)能(neng)性(xing)(xing)基團，可(ke)以改進材料的(de)(de)表面性(xing)(xing)質，獲得(de)防(fang)靜電(dian)、防(fang)霉、防(fang)臭、防(fang)凝血和生理惰性(xing)(xing)等，成(cheng)為(wei)硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)(lian)劑(ji)(ji)新(xin)用(yong)途(tu)的(de)(de)開(kai)端。正是由于許多重要應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)的(de)(de)開(kai)發，硅(gui)(gui)(gui)(gui)烷偶聯(lian)(lian)劑(ji)(ji)成(cheng)為(wei)有機硅(gui)(gui)(gui)(gui)的(de)(de)一個重要分支(zhi)。

　　硅(gui)烷(wan)偶聯劑是由硅(gui)氯仿(fang)（HSiCl3）和帶有反應性基團的不飽和烯烴在鉑氯酸催化下加成，再經醇解而得。硅烷偶聯劑實質上是一類具有有機官能團的硅烷，在其分子中同時具有能和無機質材料（如玻璃、硅砂、金屬等）化學結合的反應基團及與有機質材料（合成樹脂等）化學結合的反應基團。可用通式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、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等，這些基團水解時即生成硅醇（Si（OH）3），而與無機物質結合，形成硅氧烷。Y是乙烯基、氨 基、環氧基、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合。

　　因此，通(tong)過使用硅(gui)烷偶(ou)聯劑，可在(zai)無(wu)機(ji)物質和(he)有機(ji)物質的界面之(zhi)間架起"分子橋"，把兩種性質懸殊的材料連接在一起， 起提高復合材料的性能和增加粘接強度的作用。硅烷偶聯劑的這一特性最早應用于玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）上， 作玻璃纖維的表面處理劑，使玻璃鋼的機械性能、電學性能和抗老化性能得到很大的提高，在玻璃鋼工業中的重要性早已得到公認。

　　目(mu)前，硅烷偶聯劑的用(yong)途已(yi)從(cong)玻璃纖維增強塑料（FRP）擴大到玻璃纖維增強熱塑性塑料（FRTP）用的玻璃纖維表面處理劑、無機填充物的表面處理劑以及密 封劑、 樹脂混凝土、水交聯性聚乙烯、樹脂封裝材料、殼型造型、輪胎、帶、涂料、膠粘劑、研磨材料（磨石）及其它的表面處理劑。

　　在硅烷偶聯劑這兩類性能互異的基(ji)團中，以Y基團最重要、它對制品性能影響很大，起決定偶聯劑的性能作用。只有當Y基團能和對應的樹脂起反應， 才能使復合材料的強度提高。一般要求Y基團要與樹脂相容并能起偶聯反應。所以，一定的樹脂得選擇含適當Y基團的硅烷偶聯劑。 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，但可用于非極性樹脂，如硅橡膠、聚苯乙烯等的膠接中。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，是屬于催化性的，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。氨基硅烷類的偶聯劑是屬于通用型的，幾乎能與各種樹脂起偶聯作用，但聚酯樹脂例外。x 基團的種類對偶聯效果沒有影響。

　　因此，根據(ju)Y基團中反應基的種類，硅烷偶聯劑也分別稱為乙烯基硅烷、氨基硅烷、環氧基硅烷、巰基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷等，這幾種有機官能團硅烷是最常用的硅烷偶聯劑。

　　硅烷偶(ou)聯(lian)劑的應(ying)用大致可歸納為(wei)三(san)個(ge)方面：

　　（一）用于(yu)玻璃(li)纖(xian)(xian)維(wei)的表面(mian)處(chu)理(li)，能改善(shan)玻璃(li)纖(xian)(xian)維(wei)和樹脂的粘合(he)性(xing)能，大大提高(gao)玻璃(li)纖(xian)(xian)維(wei)增強(qiang)復合(he)材料的強(qiang)度、電氣、抗水、抗氣候等性(xing)能，即使在(zai)濕態時，它對復合(he)材料機(ji)械(xie)性(xing)能的提高(gao)，效(xiao)果也十(shi)分顯(xian)著。

　　目前(qian)，在玻璃(li)纖維中使用(yong)硅(gui)烷(wan)偶聯劑(ji)已相當普遍，用(yong)于這一方面的硅(gui)烷(wan)偶聯劑(ji)約占其消(xiao)耗總(zong)量的50％，其中用得較多的品種是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。

　　（二(er)）用于無機填(tian)料(liao)填(tian)充塑(su)料(liao)。可預先對填(tian)料(liao)進行表面處理(li)，也可直接加入樹脂(zhi)中。能(neng)改(gai)善(shan)填(tian)料(liao)在樹脂(zhi)中的(de)分(fen)散性及粘合力，改(gai)善(shan)工藝性能(neng)和(he)提(ti)高填(tian)充塑(su)料(liao)（包括硅膠制品，橡(xiang)膠橡(xiang)膠）的機械、電學(xue)和耐氣候(hou)等(deng)性能。

　　（三）用作密封劑(ji)(ji)、粘(zhan)接劑(ji)(ji)和涂料(liao)的增(zeng)粘(zhan)劑(ji)(ji)，能(neng)提高它們的粘(zhan)接強度、耐水、耐氣候等(deng)性能(neng)。硅(gui)烷偶(ou)聯劑(ji)(ji)往(wang)往(wang)可(ke)以解決(jue)某些材料(liao)長期以來無(wu)法粘(zhan)接的難(nan)題。

　　硅烷(wan)偶聯(lian)劑(ji)作為(wei)增粘(zhan)劑(ji)的(de)(de)(de)作用原理(li)在于(yu)它本身有兩種(zhong)基(ji)(ji)團(tuan)；一種(zhong)基(ji)(ji)團(tuan)可以和(he)被粘(zhan)的(de)(de)(de)骨架材料(liao)結合；而另(ling)一種(zhong)基(ji)(ji)團(tuan)則可以與高分子材料(liao)或粘(zhan)接(jie)劑(ji)結合，從而在粘(zhan)接(jie)界(jie)面形成強力較高的(de)(de)(de)化學鍵，大大改善了(le)粘(zhan)接(jie)強度。硅烷(wan)偶聯(lian)劑(ji)的(de)(de)(de)應用一般有三種(zhong)方法(fa)：一是作為(wei)骨架材料(liao)的(de)(de)(de)表面處理(li)劑(ji)；二是加(jia)入到粘(zhan)接(jie)劑(ji)中，三是直接(jie)加(jia)入到高分子材料(liao)中。從充分發揮其效能和(he)降低(di)成本的(de)(de)(de)角度出發，前(qian)兩種(zhong)方法(fa)較好。

　　硅(gui)烷(wan)偶聯劑在膠粘劑工業的(de)具體應(ying)用有如(ru)下幾個方(fang)面：

　　①在結構(gou)膠粘(zhan)劑(ji)(ji)中金屬與(yu)非金屬的膠接，若使用(yong)硅(gui)烷類增(zeng)粘(zhan)劑(ji)(ji)，就能與(yu)金屬氧化物縮合(he)，或跟另一個硅(gui)烷醇縮合(he)，從而使硅(gui)原子與(yu)被膠物表面緊(jin)緊(jin)接觸。如(ru)在丁腈酚醛結構(gou)膠中加入硅(gui)烷作(zuo)增(zeng)粘(zhan)劑(ji)(ji)，可以顯著提高膠接強度。

　　②在膠(jiao)接玻璃纖維(wei)方(fang)面國(guo)內外(wai)已普遍采(cai)用硅烷作(zuo)處(chu)(chu)理劑(ji)。它能(neng)與界面發生化(hua)學反應(ying)，從而提(ti)高(gao)膠(jiao)接強(qiang)度(du)。例如，氯丁膠(jiao)膠(jiao)接若不(bu)用硅烷作(zuo)處(chu)(chu)理劑(ji)時，膠(jiao)接剝(bo)離強(qiang)度(du)為1.07公(gong)斤／厘(li)米(mi)2，若用氨(an)基硅烷作(zuo)處(chu)(chu)理劑(ji)，則膠(jiao)接的(de)剝(bo)離強(qiang)度(du)為8.7公(gong)斤／厘(li)米(mi)2。

　　③在硅(gui)橡膠與其他材(cai)料(liao)的(de)膠接方面，硅(gui)烷增粘劑具有(you)特殊的(de)功用(yong)。它明(ming)顯地提高各種硅(gui)橡膠制品與其它材料的膠(jiao)(jiao)接(jie)強度(du)。例如，玻(bo)璃與聚氨(an)酯橡膠(jiao)(jiao)膠(jiao)(jiao)接(jie)時，若(ruo)不用(yong)硅烷作處理劑，膠(jiao)(jiao)的剝離強度(du)為0.224公斤／厘米2，若加硅烷時，剝離強度則為7.26公斤／厘米2。

　　④本來無法用一般粘接劑解決的粘接問題有時可用硅烷偶聯劑解決。如鋁和聚(ju)乙烯與金屬、硅橡膠(jiao)與(yu)有機(ji)玻(bo)璃，都可(ke)根據化(hua)學鍵理論，選(xuan)擇相應的(de)硅(gui)烷偶聯(lian)劑，得到滿意(yi)的(de)解(jie)決。例如，用乙烯(xi)基三過(guo)氧化(hua)叔丁基硅(gui)烷（Y一4310）可使聚乙烯與鋁箔相粘合；用丁二烯基三乙氧基硅烷可使硅橡膠與金屬的扯離強度達到 21.6～22.4公斤／厘米2。

　　一般的(de)粘接劑或(huo)樹(shu)脂配合使用偶(ou)聯劑后不僅能提(ti)高(gao)(gao)粘合強度，更主要的(de)是(shi)增加粘合力(li)(li)的(de)耐(nai)水性(xing)及(ji)耐(nai)久性(xing)。如聚氨基(ji)甲酸酯和(he)環(huan)氧樹(shu)脂對許多材料(liao)雖然(ran)具有高(gao)(gao)的(de)粘合力(li)(li)，但粘合的(de)耐(nai)久性(xing)及(ji)耐(nai)水性(xing)不太理想(xiang)；加入硅烷偶(ou)聯劑后，這方面的(de)性(xing)能可得到顯著的(de)改(gai)善(shan)。

　　硅(gui)烷偶聯(lian)劑的其(qi)它方面應用還包括：

　　①使固定化酶附著(zhu)到玻璃基材表面(mian)，

　　②油井(jing)鉆探中防砂，

　　③使(shi)磚石(shi)表面(mian)具(ju)有憎水性，

　　④通過防吸濕(shi)作用，使熒光燈涂層具(ju)有較高的表面電阻；

　　⑤提高(gao)液體色譜柱中(zhong)有(you)機相(xiang)對玻璃表(biao)面的(de)吸濕(shi)性能。

　　硅(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑新開發(fa)的一項重要應用(yong)是用(yong)于生產水交聯(lian)聚(ju)乙烯(xi)，這項工藝是美國陶康寧公司(si)開發(fa)的，目(mu)前已商業化。近年來，國內在用(yong)有機(ji)(ji)硅(gui)乳液(ye)處理毛紡織(zhi)物的試驗中，發(fa)現用(yong)硅(gui)烷偶(ou)聯(lian)劑與有機(ji)(ji)硅(gui)乳液(ye)并用(yong)，可(ke)以提高毛紡織(zhi)物的服用(yong)性能。