1、矽烷偶聯（lián）劑（jì）分類

　　X和Y是兩類反應特性不同的活性基（jī）團。其中（zhōng），X易與無機物中的玻璃、陶土、二氧化矽、金屬、金屬氧化物等產生牢固的結合（化學或物理的）；而Y則易（yì）與 有機物中的樹脂、橡膠等產生良好的（de）結（jié）合（hé）（化學（xué）或物理的），正是由於其分子中同時存在親有機和親無機的兩種（zhǒng）功能團，因此，通過矽烷偶聯劑就可以把有機材（cái）料和無機材料這兩種（zhǒng）性質差異很大的材料牢固粘合在一起（偶（ǒu）聯），從而獲得滿（mǎn）意的粘接。這（zhè）就是矽烷偶聯劑名稱的由來。

　　按連接在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，還出現了官（guān）能團為聚合物的聚合物型矽烷偶聯劑。在國外，由於矽烷偶聯劑的生產主要為幾家大（dà）公司所控製，為了形成壟斷，各立牌號。因此，同一種（zhǒng）有機矽（guī）產品，市場（chǎng）上可（kě）以出現幾個牌號，名（míng）目（mù）繁多。目前，美國聯合（hé）碳化公司（UCC）是世界上最（zuì）大的矽烷偶（ǒu）聯劑有機矽（guī）膠（jiāo）生產廠家，其所擁有的品（pǐn）種也最多。

　　2、矽（guī）烷偶聯（lián）劑（jì）的（de）應用

　　矽烷偶聯劑最早是作為玻璃纖維增強塑料的玻纖處理（lǐ）劑而開發的。由於矽烷（wán）偶聯劑改善了玻纖與樹脂之間的粘合，從（cóng）而顯著提（tí）高了增強塑（sù）料的機械性（xìng）能。隨著複合材料的迅速發展，矽烷偶聯劑無論在品（pǐn）種或產量的發展速度也很快。近年來（lái），利用矽烷偶聯劑對某些材料引入特定（dìng）功能性基團，可以改進（jìn）材料的表麵性質，獲得防靜電、防黴、防臭、防凝血和生理惰（duò）性等，成為矽烷偶聯劑新用途的開（kāi）端。正是由於許多重要應用領域的開發，矽（guī）烷偶聯劑成為有機矽的（de）一個重要分（fèn）支。

　　矽烷（wán）偶聯劑是由矽氯仿（HSiCl3）和（hé）帶有反應性（xìng）基團的不飽和（hé）烯（xī）烴在鉑氯酸催化下加成，再經醇解而得。矽烷偶聯劑實質上是一類具有有機官能團的矽（guī）烷，在其分子中同時具有能和無機質材料（如玻璃、矽（guī）砂、金屬等）化學（xué）結合的反（fǎn）應基團及與有機質材料（合成（chéng）樹脂等）化學結（jié）合的反應基團（tuán）。可用通式（shì）Y（CH2） nSiX3表（biǎo）示，此處（chù），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（lǜ）基（jī）、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧（yǎng）基、乙酰氧基等，這些基（jī）團水解時即生成矽醇（Si（OH）3），而與無機物質（zhì）結（jié）合，形成矽氧烷。Y是乙烯基、氨 基、環氧基、甲基丙烯酰（xiān）氧基、巰基或脲基。這些反應基可與有機物質反應而結合。

　　因此（cǐ），通過使用矽烷（wán）偶聯劑（jì），可在無機物質和有機物質的界麵之（zhī）間架起"分子橋"，把（bǎ）兩種性（xìng）質（zhì）懸殊的（de）材料連（lián）接（jiē）在一起， 起提高複合材料的性能（néng）和增加粘接強度（dù）的作用。矽烷偶聯劑（jì）的這一特性最早應用於玻璃（lí）纖維增強塑料（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、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。

　　目前（qián），矽（guī）烷偶（ǒu）聯劑的用途已（yǐ）從玻璃（lí）纖維（wéi）增強塑料（liào）（FRP）擴大到玻璃纖維增（zēng）強熱塑性塑料（FRTP）用的玻璃纖維表麵處理（lǐ）劑、無機填充物的表麵處理劑以及密 封劑、 樹脂混凝土、水交聯性聚乙烯、樹（shù）脂封裝材（cái）料、殼型造型、輪（lún）胎、帶、塗料、膠粘（zhān）劑、研（yán）磨材料（磨石）及其它的表麵處理劑。

　　在矽（guī）烷偶聯劑這兩（liǎng）類性（xìng）能互異的基（jī）團中，以Y基團最（zuì）重要、它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（néng）和對應的樹脂起反應， 才能使（shǐ）複合材料（liào）的強度（dù）提（tí）高。一般要求Y基團要與樹脂相容並能（néng）起偶聯反應。所（suǒ）以，一定的樹脂得選擇含適當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（shí），對極性樹脂是不起作用的，但可用於（yú）非極性樹脂，如矽橡膠、聚苯乙烯等的膠接中（zhōng）。當Y含反應性官能基，要注意它（tā）與所用樹脂的 反應（yīng）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（àn）甲醛的聚合中作催化劑，也可（kě）作（zuò）為環氧和聚氨酯樹脂的固（gù）化劑，這時偶聯劑完全參與反應，形成新（xīn）鍵。氨基矽（guī）烷類的偶聯劑是屬於通用型的，幾乎能與各種樹脂起偶聯作用（yòng），但聚酯樹脂例外。x 基團的種類對偶聯效果沒有影響。

　　因此，根據Y基團（tuán）中反（fǎn）應基的種類，矽烷偶聯（lián）劑也（yě）分（fèn）別稱為乙烯（xī）基矽（guī）烷、氨基矽（guī）烷、環（huán）氧（yǎng）基矽烷、巰基矽烷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矽烷偶聯劑。

　　矽烷偶聯劑的應用大致可歸納為三個方麵：

　　（一）用於玻璃纖維的表麵處理（lǐ），能（néng）改善玻璃（lí）纖維和樹脂的粘（zhān）合性能，大大提高（gāo）玻璃纖維增強複合材料的強度、電氣、抗水、抗氣候等性能，即（jí）使在濕（shī）態時，它對複合材料機械性能的提高（gāo），效果（guǒ）也十（shí）分（fèn）顯（xiǎn）著。

　　目前，在玻（bō）璃纖維中使（shǐ）用矽烷偶聯劑（jì）已相當普遍，用於這一方麵的矽烷偶聯劑約占其消耗總量的50％，其（qí）中用得較多的（de）品種是乙烯（xī）基矽烷、氨基矽烷、甲基丙烯酰氧（yǎng）基矽烷等。

　　（二）用於無機填料填充塑料。可預先對填料進行表（biǎo）麵處理，也可直接（jiē）加入樹（shù）脂中。能改善填料在（zài）樹脂中的分（fèn）散性及粘合力，改善工藝性能和（hé）提高填充塑料（包括矽膠製品，橡膠橡膠）的機械、電學和耐氣候等（děng）性能。

　　（三（sān））用作（zuò）密封劑（jì）、粘接劑和塗料的增粘（zhān）劑，能提高它們（men）的粘接強度、耐水（shuǐ）、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接的難題。

　　矽烷偶聯劑作為增粘劑的作（zuò）用原（yuán）理在於它本身有兩種基團；一種（zhǒng）基團（tuán）可以和被粘的（de）骨架材料結合；而另一種（zhǒng）基團則可以與高分子（zǐ）材料或粘接劑結合，從而在粘接界麵形成強力較高的化學鍵，大（dà）大改善了粘接強度。矽烷偶聯劑（jì）的應用一（yī）般有三種（zhǒng）方法：一是作為（wéi）骨架材料的表麵處理劑（jì）；二是加入到粘接劑中，三是直接加入到高（gāo）分子材料中。從充（chōng）分發揮其（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（zhān）劑工業的具體應（yīng）用有如下幾個方麵：

　　①在結構膠粘劑中金屬與非金屬（shǔ）的（de）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（lìng）一個矽烷醇縮合，從而使矽（guī）原子（zǐ）與被膠物表麵緊緊接觸（chù）。如在丁腈酚醛結構膠中加入矽烷作增粘劑，可以顯著（zhe）提高膠（jiāo）接強度。

　　②在膠接玻（bō）璃纖維方麵國內外已普遍采用矽烷作處理（lǐ）劑。它能與界麵發生化學反應，從而提高膠接強度。例（lì）如，氯丁膠膠接若（ruò）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，則膠接的剝離強度為8.7公（gōng）斤／厘（lí）米2。

　　③在矽橡膠與其他材料的（de）膠（jiāo）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（tā）材料的膠接強度。例如，玻璃與聚氨酯橡膠膠接時，若不用（yòng）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（jì）解決。如鋁和聚乙烯與金屬、矽橡膠與（yǔ）有機玻璃，都（dōu）可根據化學（xué）鍵理論，選擇（zé）相（xiàng）應的矽烷（wán）偶聯劑，得到滿意的解決。例如，用乙烯基三過（guò）氧化（huà）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（jī）矽烷可使矽橡膠與金屬的扯離強度達到 21.6～22.4公斤／厘米（mǐ）2。

　　一般的粘接（jiē）劑或樹脂配合使用（yòng）偶（ǒu）聯劑後（hòu）不僅能提高粘合強度，更主（zhǔ）要的是增加粘合力的耐水（shuǐ）性及耐久（jiǔ）性。如（rú）聚氨基甲酸酯和環氧（yǎng）樹脂對許多材料雖然具有高的粘合力，但粘合的耐久性及耐水性不太理想；加入矽烷偶聯劑後，這方麵的性能可得到顯著（zhe）的改善。

　　矽烷偶聯劑（jì）的其它方麵應用還包括：

　　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（yǒu）憎水性（xìng），

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

　　⑤提高液體色譜柱中（zhōng）有機相對玻璃表麵的吸濕性能。

　　矽烷（wán）偶聯劑新開發的一項重要應用（yòng）是用於生（shēng）產水交聯聚乙烯，這項工藝是（shì）美國（guó）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（yè）處理毛紡織（zhī）物的試驗中（zhōng），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（xìng）能（néng）。