功能性硅烷與硅橡膠、硅油及硅樹脂并稱為有機硅材料四大門類；從結(jié)構上來說，通常將主鏈為-Si-O-C-結(jié)構的有機硅小分子統(tǒng)稱為功能性硅烷，而將主鏈為-Si-O-Si-結(jié)構的小分子中間體和聚合物大分子一般稱之為硅氧烷，即硅橡膠、硅油及硅樹脂產(chǎn)品；從功能上來看，功能性硅烷多為雜交結(jié)構，多數(shù)產(chǎn)品在同一個分子中同時含極性與非極性兩類官能團，可以作為無機材料和有機材料的界面橋梁或者直接參與有機聚合材料的交聯(lián)反應，從而大幅提高材料性能。

功能性硅烷有下列不同分類方法：按活性有機基團與Si的相對取代位置可分為γ-取代和α-取代兩種類型；按可水解基團官能度分為三官能和雙官能兩種，其中三官能占市場絕大部分；橡膠硅烷偶聯(lián)劑按取代基種類分類更多，其中含硫基、氨基類、鏈烯基類、環(huán)氧基類、酰氧基類是國內(nèi)生產(chǎn)和消費較大的品種。按用途可分為偶聯(lián)劑和交聯(lián)劑兩大類。

硅烷品種眾多，其用途主要根據(jù)官能團品種及結(jié)構決定，橡膠硅烷偶聯(lián)劑，橡膠硅烷偶聯(lián)劑主要應用領域包括橡膠、復合材料、塑料、粘合劑等領域，跨度非常廣。硅烷在橡膠中主要指輪胎加工用途，復合材料中主要指對材料中無機材料和有機材料之間進行界面處理用途，粘合劑則主要指室溫硫化硅橡膠使用的交聯(lián)劑以及其他非硅類粘合劑的應用，塑料主要是指聚烯烴加工用途。其他行業(yè)如紡織、涂料、油墨等行業(yè)也有涉足，但受產(chǎn)品質(zhì)量和牌號限制，國產(chǎn)硅烷在這幾個消費領域所占比例較小。

偶聯(lián)劑作用過程

B?Arkles根據(jù)偶聯(lián)劑的偶聯(lián)過程提出了4步反應模型，即：

①與硅原子相連的SiX基水解，生成SiOH；

②Si-OH之間脫水縮合，生成含Si-OH的低聚硅氧烷；

③低聚硅氧烷中的SiOH與基材表面的OH形成氫鍵；

④加熱固化過程中，橡膠硅烷偶聯(lián)劑伴隨脫水反應而與基材形成共價鍵連接。

一般認為，界面上硅烷偶聯(lián)劑水解生成的3個硅羥基中只有1個與基材表面鍵合；剩下的2個Si-OH，或與其他硅烷中的Si-OH縮合，或呈游離狀態(tài)。因此，通過硅烷偶聯(lián)劑可使2種性能差異很大的材料界面偶聯(lián)起來，從而橡膠硅烷偶聯(lián)劑提高復合材料的性能和增加黏結(jié)強度，并獲得性能優(yōu)異、可靠的新型復合材料。硅烷偶聯(lián)劑廣泛用于橡膠、塑料、膠黏劑、密封劑、涂料、玻璃、陶瓷、金屬防腐等領域?，F(xiàn)在，硅烷偶聯(lián)劑已成為材料工業(yè)中必不可少的助劑之一。

硅烷表面處理劑可采用以下兩種方法對金屬表面改性：

(1) 浸漬硅烷化法

通過有機硅烷的特殊結(jié)構，金屬工件經(jīng)硅烷處理后，橡膠硅烷偶聯(lián)劑表面會吸附一層類似于磷化晶體的三維網(wǎng)狀結(jié)構的超薄有機納米膜(50~500nm)，同時在界面形成結(jié)合力很強的Si-O-Me共價鍵(其中Me為金屬)，橡膠硅烷偶聯(lián)劑可將金屬表面和涂層偶合，具有很好的附著力。

工藝流程：

脫脂→水洗→壓縮空氣吹干金屬表面→浸漬于硅烷溶液中→晾干

(2) 電沉積硅烷化法

優(yōu)化硅烷化金屬表面處理技術，根據(jù)電沉積理論，陰極電位下金屬表面發(fā)生O2或H2O的去極化生成OH－，而OH－的生成促進了硅醇間的縮合反應，有利于硅烷膜的形成。

工藝流程：

脫脂→水洗→壓縮空氣吹干金屬表面→硅烷溶液電沉積→ 晾干

由此可見，硅烷化處理可省去表調(diào)及磷化前后的水洗工序，處理時間大大縮短，減少了污水處理量。

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