一、硅烷偶聯劑的作用機理有哪些

硅烷偶聯劑是(shi)一類具有(you)特殊(shu)結構的低(di)分子有(you)機硅(gui)化合(he)物，它(ta)在表面處理(li)，填充塑料(liao)，用(yong)作密(mi)封劑、粘(zhan)接劑和涂料(liao)的增粘(zhan)劑等領域應用(yong)廣(guang)泛，但(dan)對于(yu)它(ta)的作用(yong)機理(li)，人們尚無(wu)完整統一的認識，目(mu)前研究的理(li)論主要有(you)以(yi)下四(si)種(zhong)：

1、化學鍵理論

該理論認為，硅烷(wan)中X基團能與無(wu)機材料表面的(de)羥基起反(fan)應(ying)形成化(hua)(hua)學(xue)鍵(jian)，Y基團能與樹脂起反(fan)應(ying)形成化(hua)(hua)學(xue)鍵(jian)。這(zhe)兩種化(hua)(hua)學(xue)性(xing)質差別很大的(de)材料以(yi)化(hua)(hua)學(xue)鍵(jian)“偶聯”起來，獲得良(liang)好的(de)聯接，這(zhe)也是這(zhe)類化(hua)(hua)合物被(bei)稱為偶聯劑的(de)原因。化(hua)(hua)學(xue)鍵(jian)理論一直比較廣泛(fan)被(bei)用(yong)來解(jie)釋偶聯劑的(de)作用(yong)，特別是如何選擇偶聯劑有一定(ding)的(de)實際意(yi)義。

2、浸濕效應和表面效應

在復合材料的制造中，液態樹脂與(yu)(yu)被粘(zhan)物(wu)的良好(hao)浸潤(run)是頭等重要的。如果能(neng)獲得完全全的浸潤(run)，那(nei)么樹脂對(dui)高(gao)能(neng)表(biao)(biao)(biao)面(mian)的物(wu)理(li)吸的粘(zhan)接強度將遠(yuan)高(gao)于有機樹脂內聚強度。用(yong)合適的硅烷偶聯(lian)劑處理(li)玻璃纖維（或其(qi)它(ta)無機材料）表(biao)(biao)(biao)面(mian)，會提高(gao)其(qi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張力，從而促使有機樹脂能(neng)在無機物(wu)表(biao)(biao)(biao)面(mian)的浸潤(run)與(yu)(yu)展開(kai)。

3、形態理論

無(wu)機材料上的硅烷(wan)處理(li)(li)劑會以(yi)某種方式(shi)改(gai)變(bian)鄰近有機聚合物的形(xing)態，從而改(gai)進粘接效果(guo)。可(ke)變(bian)形(xing)層理(li)(li)論認(ren)為(wei)，可(ke)產生一個(ge)撓性樹脂層以(yi)緩(huan)和界面應(ying)力(li)；而約束層理(li)(li)論認(ren)為(wei)，硅烷(wan)可(ke)將(jiang)聚合物結構“緊(jin)束”在相間區域(yu)中(zhong)。

4、其它理論

界面上的(de)(de)的(de)(de)偶聯劑(ji)可能起(qi)著(zhu)多種(zhong)別的(de)(de)功能，如可能產生(sheng)一種(zhong)潤滑作用，借(jie)以保護無機(ji)材料免遭水的(de)(de)應力腐蝕。此外(wai)，還有酸堿反應理論，可逆水解鍵理論、可逆水解機(ji)理等。

二、影響硅烷偶聯劑作用的因素有哪些

硅烷偶(ou)聯(lian)劑起到的(de)作用(yong)受到多方面因素的(de)影響，具體包括：

1、硅烷的水解

（1）離去基團（水解基團）

Si-NR2>Si-Cl>Si-NH-Si>Si-O(O=C)CH3>Si-OCH3>Si-OCH2CH3

（2）pH

弱酸性條件下有利(li)于(yu)硅烷的水解，不利(li)于(yu)縮合(he)反應(ying)。

（3）化學結構（有機基團）

如果有多重取代基(ji)(ji)（苯或叔丁基(ji)(ji)），增加位阻效(xiao)應，有利(li)于行成(cheng)穩定的硅醇鍵(jian)。

2、硅烷的縮合

（1）?pH

弱堿(jian)性條件(jian)有利于縮合反應，不利于水(shui)解(jie)的穩定(ding)性。

（2）化學結構（有機基團）

有機部分(fen)取代(dai)基越(yue)少(shao)，越(yue)有利于脫(tuo)水縮合。

（3）溫度

表面共價鍵(jian)的形(xing)(xing)成具有一定的可逆性(xing)。當水(shui)被除去時，通常通過加熱到120℃，30-90分鐘或(huo)真空2-6小時，鍵(jian)可能形(xing)(xing)成、斷裂和重組，以緩解內應(ying)力。

（4）硅烷濃度

硅(gui)烷加入水中且溶(rong)(rong)解(jie)度低，則(ze)有利于(yu)高聚合(he)度，聚硅(gui)氧烷層(ceng)的厚度也由硅(gui)氧烷溶(rong)(rong)液(ye)的濃度決定。雖(sui)然通常需要單層(ceng)吸(xi)附(fu)，但通常使用的溶(rong)(rong)液(ye)會產(chan)生(sheng)多層(ceng)吸(xi)附(fu)。據計算，從0.25%的硅(gui)烷溶(rong)(rong)液(ye)沉積(ji)到玻璃上可以(yi)產(chan)生(sheng)3到8個分子層(ceng)。

3、有機材料的方面

不同的化學結構，反應的條(tiao)件和難(nan)易程度有很大(da)差異。

4、無機材料方面

（1）表面羥(qian)基的濃(nong)度

（2）表(biao)面羥基的類型(xing)

（3）所形(xing)成鍵的水解穩定性(xing)

（4）基(ji)材的物理尺寸或基(ji)材的特性

含羥基的無機材料，羥基的種類和含量有很大差異。中性條件下，剛熔融行成的無機物表面羥基含量較低；基材表面含有大量的吸附水，影響硅烷偶聯劑與基材的(de)耦合反(fan)應；含(han)有(you)氫鍵的(de)鄰硅烷醇(chun)與硅烷偶聯劑反(fan)應更容(rong)易，而(er)孤立的(de)或游離的(de)羥基反(fan)應不(bu)太(tai)容(rong)易。

5、表面張力

臨(lin)(lin)界(jie)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)與固(gu)(gu)體的(de)潤濕性(xing)或釋放特(te)性(xing)有關。它可以(yi)更(geng)好地預(yu)測固(gu)(gu)體與一系列(lie)液體的(de)行(xing)為。表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)低于(yu)基(ji)材臨(lin)(lin)界(jie)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)（γc）的(de)液體會潤濕表(biao)(biao)(biao)面(mian)，即(ji)顯示接觸角為0（cosθe=1）。臨(lin)(lin)界(jie)表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)對于(yu)任(ren)何固(gu)(gu)體都是唯一的(de)，并(bing)且通過(guo)繪制不同表(biao)(biao)(biao)面(mian)張(zhang)力(li)的(de)液體的(de)接觸角的(de)余(yu)弦圖并(bing)外推(tui)到(dao)1來確定。

γsv–γsl=γlv?cosθ???楊氏模量方(fang)程

γSL=臨界面(mian)(mian)表面(mian)(mian)張力，γLV=液體表面(mian)(mian)張力

臨(lin)(lin)界表面(mian)(mian)張(zhang)力大(da)于(yu)45達因/厘(li)米的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)通(tong)常(chang)會觀(guan)察到親(qin)水(shui)行為(wei)。隨(sui)著臨(lin)(lin)界表面(mian)(mian)張(zhang)力的(de)(de)(de)(de)增加(jia)，接觸角的(de)(de)(de)(de)預期下降(jiang)伴隨(sui)著更(geng)強(qiang)的(de)(de)(de)(de)吸附行為(wei)和(he)(he)增加(jia)的(de)(de)(de)(de)放(fang)熱(re)。臨(lin)(lin)界表面(mian)(mian)張(zhang)力小(xiao)于(yu)35達因/厘(li)米的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)通(tong)常(chang)會觀(guan)察到疏水(shui)行為(wei)。首先，臨(lin)(lin)界表面(mian)(mian)張(zhang)力的(de)(de)(de)(de)降(jiang)低與親(qin)油(you)行為(wei)有關(guan)，即烷烴油(you)對表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)潤濕(shi)(shi)。當(dang)臨(lin)(lin)界表面(mian)(mian)張(zhang)力降(jiang)低到20達因/厘(li)米以下時，表面(mian)(mian)會抵抗(kang)烷烴油(you)的(de)(de)(de)(de)潤濕(shi)(shi)，并且被認為(wei)是疏油(you)和(he)(he)疏水(shui)的(de)(de)(de)(de)。