1、矽烷偶聯劑分類

　　X和Y是兩類反應特性不同的活性基團（tuán）。其（qí）中，X易（yì）與（yǔ）無機（jī）物中的玻璃（lí）、陶土（tǔ）、二氧化矽、金屬、金屬（shǔ）氧化物等產生牢固的結合（化學或物理的）；而Y則易與 有機物中的樹脂、橡膠等產生良好的結合（化學或物理的），正是由於（yú）其分子中同時存在親有機和親無機的兩種功能團，因此，通過矽烷偶聯劑就（jiù）可以把有機材料和無機材料這兩種（zhǒng）性質差異很大的材料牢固粘（zhān）合在一起（偶聯），從而獲（huò）得滿（mǎn）意的粘（zhān）接。這（zhè）就是矽烷偶聯劑名稱的由來。

　　按連接在矽原（yuán）子（zǐ）上可水解基團（即X基（jī）團）的數量不同（tóng），矽烷偶聯劑可分為三官能型和二官（guān）能型兩大（dà）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（jì）的生產（chǎn）主要為幾家大（dà）公司（sī）所控製，為了形成壟斷，各立牌號。因（yīn）此，同一種有機矽產品，市場（chǎng）上可以出現幾個牌號，名目繁多。目前，美國聯合碳化（huà）公司（UCC）是世界上最大的矽烷偶聯劑有機矽膠生產廠家（jiā），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而開發的。由（yóu）於矽烷偶聯劑改善了玻纖（xiān）與樹（shù）脂之間的粘合，從而顯著提高了增強塑料的機械性能。隨著（zhe）複合（hé）材料的迅速發展（zhǎn），矽烷偶聯（lián）劑無論在品種或產量（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，可以改進材料的（de）表麵性質，獲得（dé）防靜電、防黴、防臭、防凝血和（hé）生理惰性等，成為矽烷偶聯劑新用途（tú）的開端。正是（shì）由於許多重要應用領域的開發，矽烷偶聯劑成為有（yǒu）機矽的一個重要（yào）分支。

　　矽烷偶（ǒu）聯劑是由矽氯仿（HSiCl3）和帶有反應（yīng）性基團的不飽和烯烴在鉑氯酸催（cuī）化下加成，再經醇解而得。矽烷偶（ǒu）聯劑實質上是一類具有有機官能團的矽烷，在其分子中（zhōng）同時具有能（néng）和無機質材料（如玻璃、矽砂、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（huà）學（xué）結合（hé）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（jī）團；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、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等，這（zhè）些基團水解（jiě）時即生成矽醇（Si（OH）3），而與無機物質結（jié）合，形（xíng）成矽（guī）氧烷。Y是乙烯基、氨 基、環氧基、甲基丙（bǐng）烯酰氧（yǎng）基（jī）、巰基或脲基。這些反應基可與有機物質（zhì）反應而結合（hé）。

　　因此，通過使用矽烷偶聯劑，可在無機物質和有機物質的界（jiè）麵之間架起"分子橋"，把（bǎ）兩種性質懸殊的材料連接在一起， 起提高複合材料的性能和增加粘接強度的作用。矽烷（wán）偶（ǒu）聯劑的這一特性最早應用於玻璃纖維增強（qiáng）塑料（玻璃鋼）上， 作玻璃纖維（wéi）的表麵（miàn）處理劑，使玻璃鋼的機械性能、電學性能和（hé）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。

　　目前，矽烷偶聯劑的用（yòng）途已從玻璃纖維增（zēng）強塑料（FRP）擴大到玻璃纖維增強熱塑性塑（sù）料（FRTP）用的玻璃纖維表麵處理劑（jì）、無機填（tián）充物的表麵處理劑以及密 封劑（jì）、 樹脂混凝（níng）土、水交聯性聚乙烯、樹脂封裝材（cái）料、殼型造型、輪胎（tāi）、帶、塗料、膠粘劑、研磨材料（磨石）及其它的（de）表麵處理劑。

　　在矽烷偶聯劑這兩（liǎng）類性能互異的基團中，以Y基（jī）團最（zuì）重要、它（tā）對製品（pǐn）性能影響很大，起決定偶（ǒu）聯劑的性能作（zuò）用。隻有當Y基團能和對（duì）應的樹脂起反應， 才能使複合材料的強度提高。一般要求Y基團要與樹脂相容（róng）並能起偶聯反應。所以，一（yī）定的樹脂得選擇含適當Y基團的矽烷偶聯劑。 當（dāng）Y為無反應性的烷基或芳基時，對極性樹脂是（shì）不起作用的，但可用於（yú）非極性樹脂（zhī），如矽橡膠、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（zhī）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（niào）醛（quán）、三聚氰胺甲醛的聚合中作催化（huà）劑，也可作為環氧和聚氨酯樹（shù）脂的固化（huà）劑，這時偶聯劑完全參與反（fǎn）應，形成新鍵。氨基矽烷類的偶聯劑是屬於通用型的，幾乎能與（yǔ）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（lián）效果沒有影響。

　　因此，根據Y基團中反應基的（de）種類，矽烷偶聯劑也分別稱（chēng）為乙（yǐ）烯（xī）基矽烷、氨基矽烷、環氧基矽烷、巰基矽烷（wán）和甲基丙烯酰氧基矽烷等，這幾種有機官能團矽烷是最常用的（de）矽烷偶聯劑。

　　矽烷偶聯劑的應（yīng）用大（dà）致可（kě）歸納為三個（gè）方（fāng）麵：

　　（一）用於玻璃纖維（wéi）的表麵（miàn）處理，能改善玻璃纖維（wéi）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、抗水、抗氣（qì）候等（děng）性能，即使在濕態時，它對複合材料機械（xiè）性能的提高，效果也十（shí）分顯著。

　　目前，在玻璃纖（xiān）維中使用矽烷偶聯劑已相當普（pǔ）遍，用（yòng）於這一方麵的矽烷（wán）偶聯劑約（yuē）占其消耗總量（liàng）的50％，其中用得較多的品種是乙烯基矽烷、氨基矽烷、甲（jiǎ）基丙烯酰氧基矽烷等。

　　（二）用（yòng）於無機填料填充（chōng）塑料。可預先對填料進行表麵（miàn）處理，也可直接加入樹脂中。能改善填料在樹脂中的（de）分散性及粘合力，改善工藝性能和提高填充塑料（包括矽膠製品，橡膠橡膠）的機械、電學和耐（nài）氣候等性能。

　　（三）用作密封劑、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（lái）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（gǔ）架材料結合；而另一種（zhǒng）基（jī）團則可以（yǐ）與高（gāo）分子材料或粘接劑結合，從而在粘接界麵形成強力較高的（de）化學鍵，大大改（gǎi）善了粘接強度。矽烷偶（ǒu）聯劑的應用一般有三種方法：一是作為骨（gǔ）架材（cái）料的表麵處理劑；二是加（jiā）入到粘接劑中，三是（shì）直接加入到高分子材料中。從（cóng）充分發揮其效能和（hé）降低成（chéng）本的角（jiǎo）度出發，前兩種方法較好。

　　矽烷（wán）偶聯劑在膠粘劑工業的具體應用有（yǒu）如下幾個方麵：

　　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（jiù）能與金屬氧化物（wù）縮合，或跟另一個矽烷醇縮合，從（cóng）而使矽原子與被膠（jiāo）物（wù）表麵緊緊接觸。如在丁腈酚醛結構膠中加（jiā）入矽烷作增粘劑，可以顯著（zhe）提高膠（jiāo）接強度（dù）。

　　②在膠接玻璃纖維方麵國內（nèi）外已普遍采用矽烷作處理（lǐ）劑。它能與界麵發生化（huà）學反應，從而提高膠接強度。例如，氯丁膠（jiāo）膠接若不用矽烷作處（chù）理劑時，膠接剝離強度為1.07公斤／厘米（mǐ）2，若用氨（ān）基（jī）矽烷作處理劑，則膠接的（de）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方麵，矽烷增粘劑具有特殊的功用。它明顯地提高各種矽橡膠製品與其它材（cái）料的膠接強度（dù）。例如，玻璃與聚氨酯橡膠膠接時，若不用矽烷作處理劑，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（lí）米2。

　　④本來無法用一（yī）般粘接劑解（jiě）決的粘接問（wèn）題有時（shí）可用矽烷偶聯劑解決（jué）。如鋁和聚乙烯與金屬、矽橡膠與有機玻璃，都可根據化學鍵理論，選擇相應的矽烷（wán）偶聯劑，得到滿（mǎn）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（zhān）合（hé）；用丁（dīng）二烯基三乙氧基矽烷可使矽橡膠與（yǔ）金屬的扯離（lí）強度達到（dào） 21.6～22.4公（gōng）斤／厘米2。

　　一般的粘接劑或樹脂配合使用偶聯劑後不僅（jǐn）能提高粘合強度，更主要的是增加粘合力的耐（nài）水性及耐久性。如聚氨基甲酸酯（zhǐ）和環氧樹脂對許多（duō）材料雖（suī）然具（jù）有高的粘合力（lì），但粘合的耐久性及（jí）耐水性不太（tài）理想；加入矽烷偶聯劑後，這方麵的（de）性（xìng）能可（kě）得到顯著的改（gǎi）善。

　　矽烷偶聯劑的其它方麵應（yīng）用還包括：

　　①使固（gù）定化酶附著到玻璃（lí）基（jī）材表麵，

　　②油井鑽（zuàn）探中防砂，

　　③使磚石表麵具有憎（zēng）水性，

　　④通過防吸濕作用，使熒光燈塗層（céng）具有（yǒu）較高的表麵電阻；

　　⑤提高液體色譜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於生產水交聯聚乙烯，這項工藝是美國陶康寧公司開發的（de），目前已商業化。近年來，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矽乳液並用，可以提高毛紡織（zhī）物的服用性能。