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硅烷偶联剂 硅烷偶联剂又名硅烷处理剂、底涂剂，是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，其通式为RSiX3，式中R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氧基、巯基、乙烯基、环氧基、酰胺基、氨丙基等;X代表能够水解的烷氧基，如卤素、烷氧基、酰氧基等。 硅烷偶联剂是在分子中具有两种以上不同反应基的有机硅单体，它可以和有机与无机材料发生化学键合 (偶联)，增加两种材料的粘接性。通式中n为0～3的整数; X表示水解性官能基，它可与甲氧基、乙氧基、溶纤剂以及无机材料(玻璃、金属、SiO2)等发生偶联反应; Y为有机官能团，如乙烯基、乙氧基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基等，可与无机材料、各种合成树脂、橡胶发生偶联反应。典型硅烷偶联剂性能如下表：用于玻璃纤维、无机填料表面处理。用作密封剂、胶粘剂和涂料增稠剂。还应用于使固定化酶附着到玻璃基材表面、油井钻探防砂、使砖石表面具有憎水性、使荧光灯涂层具有较高的表面电阻、提高液体色谱中有机相对玻璃表面的吸湿性能等。由硅氯仿与带有活性基团的烯烃在铂催化剂催化下加成再经醇解制得。 代表性硅烷偶联剂如表所示。 偶联剂名称相对分子 ? 质量相对密度 ? (25℃)折射率 ? (25℃)闪点 ? /℃沸点/℃ ? (101.324×103Pa)乙烯基三氯硅烷161.51.261.4322119乙烯基三乙氧基硅烷190.30.931.39554161乙烯基三(β-甲氧乙氧基) ? 硅烷280.41.041.42866285γ-缩水甘油丙基-三甲氧 ? 基硅烷236.11.071.427135290γ-甲基丙烯酰氧基丙基- ? 三甲氧基硅烷248.11.041.429138255N-(β-氨乙基)-γ-氨丙 ? 基-三甲氧基硅烷222.11.031.445140259N-(β-氨乙基)-γ-氨丙 ? 基-甲基-三甲氧基硅烷206.10.981.445140234γ-氯丙基-三甲氧基硅烷198.51.081.41878192γ-巯丙基-三甲氧基硅烷196.11.061.439102212γ-氨丙基-三甲氧基硅烷221.00.941.419104217根据硅烷偶联剂的反应机理，水解性官能基X遇水生成硅醇。如果是无机材料(如玻璃)，则偶联剂和玻璃表面的硅醇发生缩合反应，在玻璃和硅烷偶联剂之间形成共价键。利用这一特点，硅烷偶联剂可用于处理玻璃纤维(制增强塑料)、改进涂料和粘合剂性能以及用于处理无机填料的表面等，对于玻纤增强不饱和聚酯来说，以用甲基丙烯酰氧基硅烷为宜;对于环氧树脂层压板，则以用环氧化硅烷及氨基硅烷为宜。硅烷偶联剂的新用途是作为聚乙烯交联剂，通过聚乙烯和乙烯基三甲氧基硅烷接枝共聚，或通过聚乙烯与硅烷发生缩合反应进行交联。经过处理的聚乙烯可用作电缆及复杂的异型材料。为了适应功能性高分子复合材料的发展，已开发出一些新型硅烷偶联剂，如γ-脲基丙基- 三甲氧基硅烷，γ-缩水甘油基丙基-甲基-二乙氧基硅烷及N-苯基-γ-氨基丙基-二甲氧基硅烷等。 硅烷偶联剂的分子结构和作用机理硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，其通式为RSiX3，式中R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氧基、巯基、乙烯基、环氧基、酰胺基、氨丙基等;X代表能够水解的烷氧基，如卤素、烷氧基、酰氧基等。 在进行偶联时，首先X基水形成硅醇，然后与无机粉体颗粒表面上的羟基反应，形成氢键并缩合成—SiO—M共价键(M表示无机粉体颗粒表面)。同时，硅烷各分子的硅醇又相互缔合齐聚形成网状结构的膜覆盖在粉体颗粒表面，使无机粉体表面有机化。其化学反应的简要过程如下： 水解： ? 缩合： ? 氢键形成： ? 共价键形成： ? 硅烷偶联剂在高聚物基复合材料中的作用机理主要有以下几种理论： (1)化学键理论，认为硅烷偶联剂含有两种不同的化学官能团，其一端能与无机材料，如玻璃纤维、硅酸盐、金属氧化物等表面的硅醇基团反应生成共价键;另一端又与高聚物基料或树脂生成共价键，从而将两种不相容的材料偶联起来。 (2)表面浸润理论，认为硅烷偶联剂提高了玻璃纤维或其他无机材料的表面张力，甚至使其大于树脂基体的表面张力，从而有利于树脂在无机物表面的浸润与展开，改善了树脂对无机增强材料的润湿能力，使树脂与无机增强材料较好地黏合在一起。 (3)变形层理论，认为硅烷偶联剂在界面中是可塑的，它可以在界面上形成一个大于10nm的柔性变形层，这个变形层具有遭受破坏时自行愈合的能力，不但能够松弛界面的预应力，而且能阻止裂纹的扩展，故可改善界面的黏合强度。 (4)拘束层理论，认为复合