1、矽烷偶聯（lián）劑分類

　　X和Y是兩類反應（yīng）特（tè）性（xìng）不同的活（huó）性基團。其中，X易與無機物中的玻璃、陶（táo）土、二氧化矽（guī）、金屬、金屬氧化物等產生牢固的結合（化學或物理的）；而（ér）Y則易（yì）與 有機物中（zhōng）的樹脂、橡膠等產生良好的（de）結合（化學或物理的），正是由於其分子中同時（shí）存在親有機和（hé）親無機的兩種功（gōng）能團，因（yīn）此，通過矽烷偶聯劑就可以（yǐ）把有機材料（liào）和無機材料這（zhè）兩（liǎng）種性質差（chà）異很大的材料牢固粘（zhān）合在一起（偶（ǒu）聯（lián）），從（cóng）而獲（huò）得滿意的粘接。這就是矽烷（wán）偶聯劑名稱的由（yóu）來。

　　按連接在矽原子上可水解基團（即（jí）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（liǎng）大類，近年來，還（hái）出現了官能團為聚合物的聚合物型（xíng）矽烷偶聯劑。在國外，由於矽烷偶聯劑的生產主要為幾（jǐ）家大公司所控製，為了形成壟斷，各立牌號。因此，同一種有（yǒu）機矽產品，市場上可以出現（xiàn）幾個牌號，名目繁多。目前，美國聯（lián）合碳化公司（UCC）是世界上最（zuì）大的矽烷偶（ǒu）聯劑有機矽膠生產廠（chǎng）家，其所擁（yōng）有的品種也最多。

　　2、矽烷偶聯劑的應用

　　矽烷偶聯劑最早是作為（wéi）玻璃纖維增（zēng）強塑料（liào）的玻（bō）纖處理劑而開發的（de）。由於矽烷偶聯劑改善了玻（bō）纖與樹脂之間的粘合，從而顯著提高（gāo）了增（zēng）強塑料的機械性能（néng）。隨（suí）著複合材料的迅速發展，矽烷偶聯劑無論在（zài）品（pǐn）種或產（chǎn）量的發（fā）展速度也很快。近年來，利用矽烷偶聯劑對某（mǒu）些材（cái）料引入特定功能性基團，可以改進材料的（de）表（biǎo）麵性質，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（xǔ）多重要應用（yòng）領域的開發，矽（guī）烷（wán）偶聯劑成為有（yǒu）機矽的一個重要分支。

　　矽（guī）烷偶聯劑是（shì）由矽氯仿（HSiCl3）和帶有反應性基團的不飽和烯烴在鉑氯酸催化下加（jiā）成，再經醇解而得（dé）。矽烷偶聯劑實質上是一類具有有機官能團的矽烷，在（zài）其分子中同時具有能和無機（jī）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（yǒu）機質材（cái）料（liào）（合成樹脂等）化學結合的反應（yīng）基團。可用通式Y（CH2） nSiX3表示，此處，n=0～3；X－可水解（jiě）的（de）基團；Y一有機官能團，能與樹（shù）脂起反應。X 通常是氯基、甲氧基（jī）、乙氧基、甲（jiǎ）氧基乙氧基、乙（yǐ）酰氧基等，這些基團水解時（shí）即生成矽醇（Si（OH）3），而與無機物質結合，形（xíng）成矽（guī）氧烷。Y是乙烯基、氨 基、環氧基、甲基丙烯酰（xiān）氧基、巰基或脲基。這些反應基可與（yǔ）有機物質反應而結合。

　　因此，通過使用矽烷偶聯劑，可在無機物質和（hé）有機物質的界麵（miàn）之間架起（qǐ）"分子橋"，把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（jiē）強度的作（zuò）用。矽（guī）烷偶聯劑的這一（yī）特性最早應用（yòng）於玻璃纖維增強塑料（玻璃鋼）上， 作（zuò）玻璃纖維的表麵處（chù）理劑（jì），使玻璃鋼的機械性能、電學性能（néng）和抗老化性能得到很大的（de）提（tí）高，在玻璃鋼工業中的（de）重要性早已得到公認。

　　目（mù）前，矽烷偶聯劑的用途已（yǐ）從玻璃（lí）纖維增強塑料（FRP）擴大到（dào）玻（bō）璃纖維增強熱塑性塑料（FRTP）用（yòng）的玻璃纖（xiān）維表（biǎo）麵處理劑（jì）、無機填充物的表麵處理（lǐ）劑以及密 封劑、 樹脂混凝土、水交聯性（xìng）聚乙烯、樹脂封裝材料、殼型造型（xíng）、輪胎、帶、塗料、膠粘劑、研磨材料（磨石）及（jí）其它的表麵處理（lǐ）劑。

　　在矽烷偶聯劑這兩類性能互（hù）異的基團中，以（yǐ）Y基團最重（chóng）要（yào）、它對製品性能影響很大，起決定偶聯劑的性（xìng）能作用。隻有當Y基團能和對應的樹脂起反應， 才能使複合材料的強度提高。一般（bān）要求Y基團要與樹脂相容並能起偶聯反應。所以，一定（dìng）的樹脂得選擇含（hán）適當Y基（jī）團（tuán）的矽（guī）烷偶（ǒu）聯劑。 當Y為無反應性的烷基或芳基時，對極性樹脂（zhī）是不起作用的（de），但可用於非極性樹脂，如矽橡膠、聚苯乙烯等的膠接中。當（dāng）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（zài）酚醛、脲醛、三聚氰胺甲（jiǎ）醛的聚合中作催化劑，也可作為（wéi）環氧和聚氨酯樹脂的固化劑，這時（shí）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（zhǒng）樹脂起偶（ǒu）聯作用，但（dàn）聚酯樹脂（zhī）例外。x 基團的（de）種類對偶聯效（xiào）果沒有影響（xiǎng）。

　　因此，根據Y基團中反應基的種類，矽烷偶（ǒu）聯劑也分別稱為乙烯基矽烷、氨基矽烷、環（huán）氧基矽烷、巰基矽烷和甲基丙烯酰（xiān）氧基矽烷等，這幾種有機官能團矽（guī）烷（wán）是最常用的矽烷（wán）偶聯劑。

　　矽烷偶聯劑的應用大致可歸納為三個方麵：

　　（一）用於玻璃纖維的（de）表麵處理，能（néng）改善（shàn）玻璃纖維和樹脂的粘合性能，大大提高玻璃纖（xiān）維增強複合材料的強度（dù）、電氣、抗水、抗氣候等性（xìng）能，即使在濕態時，它對複合（hé）材料機械性能的提高，效果也十分顯著。

　　目前（qián），在（zài）玻璃纖維中使用矽烷偶聯劑已相當普遍，用於這一方麵的矽烷偶聯劑約占其消耗總量（liàng）的50％，其中用得較多的品（pǐn）種是乙烯基矽烷、氨基（jī）矽烷、甲基丙烯（xī）酰氧基矽烷等。

　　（二）用於無機填料填充塑（sù）料。可預先對（duì）填料進行表麵處理，也可直接加（jiā）入樹脂中。能改善填料在樹脂中的分散性及粘合力，改善工藝性能和提高填（tián）充塑料（包括矽（guī）膠製品，橡膠橡膠）的（de）機械、電學和耐氣候等性能。

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

　　矽烷偶聯劑作為增粘劑的作用原理在於它本身（shēn）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（zhǒng）基團則可以與高分子（zǐ）材料或粘接（jiē）劑結合，從而在粘接界麵形成（chéng）強力較高的化學鍵，大大改善了粘接強度。矽烷偶聯（lián）劑的應用一般有三種方法：一是作為骨架材料的（de）表麵處理劑；二是（shì）加入（rù）到粘（zhān）接劑中，三是直接加入到高分子材料中（zhōng）。從充分發揮其效能和降低成本的角度出發，前（qián）兩種（zhǒng）方（fāng）法較好。

　　矽烷偶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（jiāo）粘劑中金屬與非金屬的膠接，若使用矽烷類增粘（zhān）劑，就能與金屬氧化物縮合，或（huò）跟另一個矽烷醇縮合，從而使矽原子與被膠物表麵（miàn）緊緊接觸。如在丁腈酚醛結構膠中加入矽烷作增粘（zhān）劑（jì），可以顯著提（tí）高膠接強度。

　　②在膠接（jiē）玻璃纖維方麵國內外已普遍采用矽烷作處（chù）理劑。它能與界麵發生化學反應（yīng），從而提高膠接強度。例如，氯丁膠膠接若不用矽烷作處理劑時，膠接剝離強度為1.07公斤／厘米2，若用氨基矽烷作處理劑，則膠接的剝離強度為8.7公斤／厘米（mǐ）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（zhǒng）矽橡膠製品與其它材料的膠接強度（dù）。例（lì）如，玻璃與（yǔ）聚氨酯橡膠膠接時，若（ruò）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（bāo）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，都可根據化學鍵理論（lùn），選擇相應的矽（guī）烷偶聯劑，得到滿意的解決。例如，用乙烯基三（sān）過氧化叔丁基矽烷（Y一4310）可使聚乙烯與鋁箔相粘合；用丁二烯基三乙氧基矽烷可使（shǐ）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（lián）劑後不僅能提高粘合強度，更主要的是（shì）增（zēng）加粘合力的耐水性及（jí）耐久性。如聚氨基（jī）甲酸（suān）酯和環氧樹脂對許多（duō）材料雖然具有高的粘合（hé）力（lì），但粘合的耐久性及耐（nài）水性不太理想；加入矽（guī）烷偶聯劑後，這方麵（miàn）的性能可得到顯（xiǎn）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（fù）著（zhe）到玻（bō）璃基材（cái）表麵（miàn），

　　②油井鑽探中防砂，

　　③使磚石表（biǎo）麵（miàn）具有憎水性，

　　④通過防吸濕作用，使熒光燈塗層具有較（jiào）高的表麵（miàn）電阻；

　　⑤提高液體色（sè）譜柱中（zhōng）有機相對玻璃表麵（miàn）的吸濕性（xìng）能。

　　矽烷偶聯劑新開發的一項重要應（yīng）用是用於（yú）生產水交聯聚乙烯，這項工藝是美（měi）國陶康（kāng）寧（níng）公司開（kāi）發的，目前已商（shāng）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，可以提高毛紡織物的服用性能。