硅烷偶聯(lián)劑

是一類分子中同時(shí)含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)的有機(jī)硅化合物，用以改善聚合物與無機(jī)物實(shí)際粘接強(qiáng)度。這既可能是指真正粘接力的提高，也可能是指浸潤性、流變性和其它操作性能的改進(jìn)。偶聯(lián)劑還可能對界面區(qū)域產(chǎn)生改性作用，信越硅烷偶聯(lián)劑以增強(qiáng)有機(jī)相與無機(jī)相的邊界層。

因此，硅烷偶聯(lián)劑廣泛運(yùn)用于膠黏劑、涂料和油墨、橡膠、鑄造、玻璃纖維、電纜、紡織、塑料、填料、表面處理等行業(yè)。

信越硅烷偶聯(lián)劑其經(jīng)典產(chǎn)物可用通式XSiR3表示。

式中，X為非水解基團(tuán)，包括鏈烯基（主要為Vi）以及末端帶有Cl、NH2等官能團(tuán)的烴基，即碳官能基；R為可水解基團(tuán)，包括OMe、OEt等。

X中所帶的官能團(tuán)容易和有機(jī)聚合物中的官能團(tuán)，如OH、NH2、COOH等反應(yīng)，從而使硅烷和有機(jī)聚合物連接；能團(tuán)水解時(shí)，則Si-R轉(zhuǎn)化成Si-OH，并副生HR，如MeOH、EtOH等。分別進(jìn)行了中性鹽霧、銅加速醋酸鹽霧、電偶腐蝕、大氣暴露和海水浸泡試驗(yàn)。而Si-OH既可與其他分子中的Si-OH或被處理基材表面的Si-OH發(fā)生縮合脫水反應(yīng)形成Si-O-Si鍵結(jié)合，甚至還可與某些氧化物反應(yīng)，生成穩(wěn)定的Si-O鍵合，從而使硅烷得以和無機(jī)物或金屬連接。

信越硅烷偶聯(lián)劑國內(nèi)外研究發(fā)展

硅烷處理技術(shù)可以有效地用于鐵、鋁、銅、鋅、鎂及合金的防護(hù)。

對金屬表面硅烷處理工藝技術(shù)及處理后的功能特性進(jìn)行了研究。隨著國家對環(huán)保及節(jié)能減排的重視程度不斷提高，在未來的時(shí)間里，涂裝行業(yè)的環(huán)保及能耗問題將會越來越突出，硅烷化處理在此方面有了很大程度的改善。分別進(jìn)行了中性鹽霧、銅加速醋酸鹽霧、電偶腐蝕、大氣暴露和海水浸泡試驗(yàn)。結(jié)果表明，金屬表面硅烷處理工藝技術(shù)可以取代涂裝前磷化及鉻化處理，且信越硅烷偶聯(lián)劑技術(shù)具有常溫處理、無污染的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于涂裝前處理與防腐領(lǐng)域。

采用KH-550硅烷溶液對AZ31鎂合金試片進(jìn)行硅烷化處理，通過浸泡和電化學(xué)測試技術(shù)評定出8%的硅烷溶液中浸涂50s表干后在100℃陳化0.5h所形成的硅烷膜層與鎂合金基體之間的界面結(jié)合較好，信越硅烷偶聯(lián)劑并很好地抑制了鎂合金的腐蝕，提高了其耐腐蝕性能。由于這個原因，應(yīng)該對硅烷進(jìn)行選擇，保證選擇的硅烷能提供礦物填料和高分子材料最適宜的化學(xué)粘結(jié)性能。

哈爾濱化工研究所選取了一種新型的金屬表面防護(hù)硅烷化處理試劑——乙烯基硅烷,并使其在水和醇混合溶劑中水解,水解過程穩(wěn)定性好,且能保證硅羥基的含量。不僅用于硅器件和硅集成電路，也用于化合物半導(dǎo)體器件(碳化硅等)。通過耐水性測試、鹽水浸泡測試、耐酸堿性測試、3%CuSO4溶液點(diǎn)蝕實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該新型的金屬表面防護(hù)硅烷化處理試劑耐水性、耐鹽水性、耐酸堿性、耐CuSO4溶液點(diǎn)蝕性性能良好,同時(shí)具有環(huán)保、成本低等優(yōu)點(diǎn),經(jīng)硅烷處理的金屬表面的耐蝕性能優(yōu)于傳統(tǒng)的磷化技術(shù)。

然后對熱鍍鋅鋼及鋁合金表面硅烷膜層進(jìn)行了一系列研究，研究了單一硅烷對鋁合金及熱鍍鋅鋼防護(hù)性能的影響；隨后采用了納米添加劑及稀土改性技術(shù)研究硅烷薄膜層對其機(jī)械性能及耐腐蝕性的影響，后提出適用性更廣的混合硅烷處理法。

采用電化學(xué)阻抗測試(EIS)研究了鋁合金膜層的耐蝕性及自愈性，發(fā)現(xiàn)在膜層具有自愈性能，掃描振蕩電極技術(shù)(SVET)測試結(jié)果也進(jìn)一步證實(shí)了膜層的自愈性。

研究了硅氧烷膜層對銅表面的防護(hù)性能，發(fā)現(xiàn)含有硫醇鍵的硅烷與銅表面結(jié)合良好，信越硅烷偶聯(lián)劑并可顯著抑制表面陽極反應(yīng)，從而有效提高銅的防腐性能。

信越硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

硅烷偶聯(lián)劑是一類分子同時(shí)含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)基團(tuán)的特殊結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅化合物，可用以下通式表示：

Y-R-SiX3

信越硅烷偶聯(lián)劑式中：Y-R為非水解基團(tuán)，X3為可水解基團(tuán)。端硅烷聚醚粘度低，具有良好的作業(yè)性，無需使用有機(jī)溶物調(diào)節(jié)配方的工藝操作性能，因此，硅烷改性聚醚膠可以完全做到不添加任何有機(jī)溶物，其總揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)很低。Y是可以和有機(jī)化合物起反應(yīng)的基團(tuán)（如乙烯基、氨基、環(huán)氧基、疊氮基等），R是短鏈亞（也稱短鏈烷撐基）通過它把Y與Si原子連接起來；X是可以進(jìn)行水解反應(yīng)，并生成Si-OH的基團(tuán)，一般的硅烷偶聯(lián)劑是含有三個可水解的基團(tuán)。

Y與X是兩類反應(yīng)特性不同的活性基團(tuán)。這一加熱反應(yīng)過程是信越硅烷偶聯(lián)劑脫水、縮合與固化，以使硅烷偶聯(lián)劑與硅微粉形成穩(wěn)定和牢固的共價(jià)鍵結(jié)合。Y中所帶的基團(tuán)很容易和有機(jī)聚合物中的官能團(tuán)反應(yīng)，從而可以使硅烷偶聯(lián)劑與有機(jī)高分子基料連接。當(dāng)X活性基團(tuán)水解時(shí)，使Si-X能化為Si-OH，而Si-OH與被處理的硅微粉表面的OH形成氫鍵，同時(shí)進(jìn)行加熱，產(chǎn)生縮合脫水反應(yīng)，形成其價(jià)鍵結(jié)合。由此通過硅烷偶聯(lián)劑可將硅微粉體料與有機(jī)高分子材料之間產(chǎn)生一種良好的界面結(jié)合，使兩者可緊密的結(jié)合到一起。

在硅烷偶聯(lián)劑這兩類互異的基團(tuán)中，以Y基團(tuán)為重要，信越硅烷偶聯(lián)劑它對有機(jī)高分子制品的性能影響很大，起決定偶聯(lián)劑性能的作用。只有當(dāng)Y基團(tuán)能和對應(yīng)的有機(jī)高分子材料起很好的反應(yīng)效果，才能使其基材的性能得到提高。

一般要求Y基團(tuán)要與有機(jī)高分子材料能很好的相溶，并能起到偶聯(lián)的作用。所以對不同的有機(jī)高分子材料應(yīng)考慮選擇適當(dāng)?shù)腨基團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑。