硅烷偶聯劑在工業中的應用  

來源：全球有機硅網  

   硅烷偶聯劑最早是于20世紀40年代由美國聯合碳化合物公司和道康寧公司首先開發的,最初把它作為玻璃纖維的表面處理劑而用在玻璃纖維增強塑料中。隨后,由于硅烷偶聯劑獨特的性能和顯著的改性效果,以及新產品的不斷問世,使其應用領域日益擴大。繼而在橡膠、塑料、填充復合材料、環氧封裝材料、彈性體、涂料、粘合劑和密封劑等方面獲得了廣泛地應用。

    硅烷偶聯劑的主要應用領域之一是處理有機聚合物使用的無機填料。后者經硅烷偶聯劑處理，即可將其親水性表面，轉變成親有機表面，既可避免體系中粒子集結及聚合物急劇稠化，還可提高有機聚合物對補強填料的潤濕性，通過碳官能硅烷還可使補強填料與聚合物實現牢固鍵合。

    硅烷偶聯劑的使用方法主要有表面預處理法和直接加入法，前者是用稀釋的偶聯劑處理填料表面，后者是在樹脂和填料預混時 ，加入偶聯劑原液。

    硅烷偶聯劑配成溶液，有利于硅烷偶聯劑在材料表面的分散，溶劑是水和醇配制成的溶液，溶液一般為硅烷（20%），醇（72%），水（8%），醇一般為乙醇（對乙氧基硅烷）、甲醇（對甲氧基硅烷）及異丙醇（對不易溶于乙醇、甲醇的硅烷）；因硅烷水解速度與PH值有關，中性最慢，偏酸、偏堿都較快，因此一般需調節溶液的PH值、除氨基硅烷外，其他硅烷可加入少量醋酸，調節PH值至4-5 ，氨基硅烷因具堿性，不必調節。因硅烷水解后，不能久存，最好現配現用，適宜在一小時用完。

    硅烷偶聯溶在涂料工業中也使用較多。當涂料中含有少量硅烷偶聯溶劑，在其涂布后，硅烷會遷移到涂料與底材的界面，與無機表面上的水分反應，水解生成硅醇基，進而與底材表面羥基形成氫鍵或縮合成—Si—M（M為無機表面），同時硅烷各分子間的硅醇基又相互縮合、齊聚形成網狀結構的膜覆蓋在底材表面。

    即使在水浸條件下，硅烷偶聯劑改性的涂料在各種無機底材表面附著良好。在漆基與底材之間的交界層內，硅烷與漆基相互作用，形成硅烷與漆基相互滲透的網狀結構，增強了其內聚力和耐水侵蝕的穩定性，并使應力藉以由模量的底材向低模量的漆基轉移，從而顯著提高對底材的附著力。

    硅烷偶聯劑處理顏料或填料，使其易被基料潤濕，顏料或填料在基料中分散穩定，防止沉淀和結塊。填料表面經硅烷偶聯劑改性后，使涂料的的粘度大幅度降低，即使增大顏料或填料添加量也不會影響涂料的流動，起到增加涂料產量、降低生產成本的作用。

    含硅和鋁氫氧化物的礦物大都容易與烷基氧基硅烷相結合，硅石（都能產生煙和能沉淀的）、玻璃微珠、石英、沙粒、滑石粉、云母、粘土和硅石灰在填料的聚合物中能有效的被硅烷偶聯劑處理。其它的金屬氫氧化物，例如：氫氧化鎂、氧化鐵、氧化銅和氧化錫被其處理后效果良好。

    隨著高性能和高功能化復合材料的迅速發展,對硅烷偶聯劑的性能及其使用技術也提出了新的更高的要求。比如,為使一種偶聯劑能適應多種樹脂,需要多功能硅烷;為排除填料本身性質(酸性、堿性等)對復合材料的影響,需要能夠使填料表面鈍化的硅烷等等。

    如今，單一使用硅烷偶聯劑正向著同時多種復合使用的方向發展。此外,借助于現代分析測試手段,研究復合材料的界面特征及其改性技術,可以進一步提高硅烷偶聯劑的應用效果。