一、硅烷偶聯劑的作用機理有哪些

硅烷偶聯劑是一(yi)類(lei)具(ju)有(you)特殊結構(gou)的低分子有(you)機硅化合物，它(ta)在(zai)表面處理，填(tian)充塑(su)料，用作密封劑、粘接劑和涂料的增粘劑等領域應用廣泛，但對于它(ta)的作用機理，人們(men)尚無完整統一(yi)的認(ren)識，目前研究的理論(lun)主(zhu)要(yao)有(you)以下(xia)四種：

1、化學鍵理論

該理(li)論認(ren)為，硅(gui)烷中X基團能與無機材料表面(mian)的(de)羥基起(qi)反應形(xing)成化(hua)學鍵，Y基團能與樹脂起(qi)反應形(xing)成化(hua)學鍵。這兩種化(hua)學性質差別(bie)很大的(de)材料以化(hua)學鍵“偶(ou)(ou)聯(lian)”起(qi)來(lai)，獲得(de)良好的(de)聯(lian)接，這也是這類(lei)化(hua)合物被(bei)稱為偶(ou)(ou)聯(lian)劑(ji)(ji)的(de)原因。化(hua)學鍵理(li)論一(yi)直比(bi)較(jiao)廣泛(fan)被(bei)用來(lai)解釋(shi)偶(ou)(ou)聯(lian)劑(ji)(ji)的(de)作用，特別(bie)是如(ru)何(he)選擇偶(ou)(ou)聯(lian)劑(ji)(ji)有一(yi)定的(de)實際意義。

2、浸濕效應和表面效應

在復合(he)(he)材料的(de)(de)制造中，液態樹(shu)脂與(yu)(yu)被粘物的(de)(de)良好浸潤(run)是頭等(deng)重要的(de)(de)。如果能獲得完全(quan)全(quan)的(de)(de)浸潤(run)，那么樹(shu)脂對高能表(biao)面(mian)的(de)(de)物理吸的(de)(de)粘接強(qiang)度(du)將(jiang)遠高于(yu)有機(ji)(ji)樹(shu)脂內(nei)聚(ju)強(qiang)度(du)。用合(he)(he)適(shi)的(de)(de)硅烷偶聯劑(ji)處理玻璃纖維（或(huo)其它無(wu)機(ji)(ji)材料）表(biao)面(mian)，會(hui)提高其表(biao)面(mian)張力，從而促使有機(ji)(ji)樹(shu)脂能在無(wu)機(ji)(ji)物表(biao)面(mian)的(de)(de)浸潤(run)與(yu)(yu)展開。

3、形態理論

無(wu)機材(cai)料上的硅烷(wan)(wan)處理劑(ji)會以某種(zhong)方式(shi)改變鄰近有機聚合物的形態，從而(er)改進粘接效果。可(ke)(ke)變形層(ceng)理論認為，可(ke)(ke)產生一個撓性樹脂層(ceng)以緩和界面(mian)應力；而(er)約束層(ceng)理論認為，硅烷(wan)(wan)可(ke)(ke)將聚合物結構“緊束”在相間區域中。

4、其它理論

界面上的的偶聯劑可(ke)能起著(zhu)多種別的功(gong)能，如(ru)可(ke)能產生一(yi)種潤滑(hua)作用，借(jie)以(yi)保護(hu)無機(ji)材料(liao)免(mian)遭水的應力腐蝕(shi)。此外，還有酸堿反應理(li)論，可(ke)逆水解鍵理(li)論、可(ke)逆水解機(ji)理(li)等。

二、影響硅烷偶聯劑作用的因素有哪些

硅烷偶(ou)聯劑(ji)起(qi)到的作用受到多(duo)方(fang)面因素的影響(xiang)，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

弱酸性條件下有利于硅烷的水(shui)解，不利于縮(suo)合反應(ying)。

（3）化學結構（有機基團）

如果(guo)有多重取代(dai)基（苯或叔(shu)丁基），增加位阻效應，有利于行成穩定的硅醇鍵。

2、硅烷的縮合

（1）?pH

弱堿性條(tiao)件有利(li)于縮(suo)合反應，不(bu)利(li)于水(shui)解的穩(wen)定(ding)性。

（2）化學結構（有機基團）

有(you)機部(bu)分取(qu)代基越少(shao)，越有(you)利于脫(tuo)水縮合。

（3）溫度

表(biao)面共(gong)價鍵(jian)(jian)的形成具有一定的可(ke)逆性(xing)。當水被(bei)除去時，通常通過(guo)加(jia)熱到120℃，30-90分(fen)鐘或真空2-6小時，鍵(jian)(jian)可(ke)能形成、斷(duan)裂和重(zhong)組，以緩解內應力。

（4）硅烷濃度

硅烷加入水中且溶(rong)解度(du)(du)低，則有(you)利于高聚合度(du)(du)，聚硅氧烷層的(de)厚度(du)(du)也(ye)由硅氧烷溶(rong)液的(de)濃(nong)度(du)(du)決(jue)定。雖然通常需要單層吸附，但通常使用的(de)溶(rong)液會產(chan)生(sheng)多層吸附。據計算，從(cong)0.25%的(de)硅烷溶(rong)液沉積到(dao)玻璃上(shang)可以產(chan)生(sheng)3到(dao)8個分子層。

3、有機材料的方面

不同的(de)化學結(jie)構(gou)，反應的(de)條件和難易程(cheng)度有很(hen)大(da)差異。

4、無機材料方面

（1）表(biao)面羥(qian)基的(de)濃(nong)度

（2）表面(mian)羥基的(de)類型

（3）所形成鍵的水解穩定性

（4）基材(cai)的物理尺(chi)寸或基材(cai)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(yu)基材的耦合反應(ying)；含有氫(qing)鍵的鄰(lin)硅烷醇(chun)與(yu)硅烷偶聯劑(ji)反應(ying)更容(rong)易(yi)，而孤(gu)立的或游(you)離的羥基反應(ying)不太(tai)容(rong)易(yi)。

5、表面張力

臨界表(biao)面張(zhang)(zhang)力(li)(li)與固體(ti)(ti)的潤(run)濕(shi)性(xing)或釋放特性(xing)有關。它(ta)可以更(geng)好地預測固體(ti)(ti)與一系列液(ye)(ye)體(ti)(ti)的行(xing)為(wei)。表(biao)面張(zhang)(zhang)力(li)(li)低于基材臨界表(biao)面張(zhang)(zhang)力(li)(li)（γc）的液(ye)(ye)體(ti)(ti)會潤(run)濕(shi)表(biao)面，即顯示接觸(chu)(chu)角為(wei)0（cosθe=1）。臨界表(biao)面張(zhang)(zhang)力(li)(li)對于任何固體(ti)(ti)都是唯一的，并(bing)且(qie)通過繪制不同表(biao)面張(zhang)(zhang)力(li)(li)的液(ye)(ye)體(ti)(ti)的接觸(chu)(chu)角的余弦圖(tu)并(bing)外推到1來確定。

γsv–γsl=γlv?cosθ???楊氏模量(liang)方(fang)程

γSL=臨界面表面張(zhang)力，γLV=液體表面張(zhang)力

臨界(jie)表面(mian)張力(li)(li)大(da)于(yu)45達(da)因(yin)/厘米的(de)(de)(de)表面(mian)通常(chang)會(hui)觀(guan)察到親水(shui)行為。隨(sui)著臨界(jie)表面(mian)張力(li)(li)的(de)(de)(de)增加，接觸(chu)角(jiao)的(de)(de)(de)預(yu)期下降(jiang)(jiang)伴隨(sui)著更強的(de)(de)(de)吸附(fu)行為和增加的(de)(de)(de)放(fang)熱。臨界(jie)表面(mian)張力(li)(li)小于(yu)35達(da)因(yin)/厘米的(de)(de)(de)表面(mian)通常(chang)會(hui)觀(guan)察到疏(shu)水(shui)行為。首先，臨界(jie)表面(mian)張力(li)(li)的(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低與親油行為有(you)關，即(ji)烷烴油對表面(mian)的(de)(de)(de)潤濕(shi)。當臨界(jie)表面(mian)張力(li)(li)降(jiang)(jiang)低到20達(da)因(yin)/厘米以下時，表面(mian)會(hui)抵抗烷烴油的(de)(de)(de)潤濕(shi)，并且(qie)被認為是(shi)疏(shu)油和疏(shu)水(shui)的(de)(de)(de)。