一、硅烷偶聯劑的作用機理有哪些

硅烷偶聯劑是一(yi)類具有(you)特殊(shu)結構的(de)(de)低分子有(you)機硅化合物，它(ta)在表(biao)面(mian)處理，填(tian)充(chong)塑料，用作(zuo)密封(feng)劑(ji)、粘接劑(ji)和涂料的(de)(de)增粘劑(ji)等領域應(ying)用廣泛，但對于它(ta)的(de)(de)作(zuo)用機理，人們尚無完整統(tong)一(yi)的(de)(de)認識(shi)，目前研究(jiu)的(de)(de)理論主要有(you)以(yi)下四種：

1、化學鍵理論

該理論認為，硅烷中X基團能與無機材料表面的羥基起(qi)(qi)(qi)反應形成化(hua)學(xue)鍵，Y基團能與樹脂起(qi)(qi)(qi)反應形成化(hua)學(xue)鍵。這兩種化(hua)學(xue)性質差別(bie)很大(da)的材料以化(hua)學(xue)鍵“偶(ou)聯(lian)”起(qi)(qi)(qi)來(lai)，獲得良好的聯(lian)接，這也是這類化(hua)合物被(bei)稱為偶(ou)聯(lian)劑(ji)的原因(yin)。化(hua)學(xue)鍵理論一(yi)直比(bi)較(jiao)廣泛被(bei)用來(lai)解(jie)釋偶(ou)聯(lian)劑(ji)的作用，特別(bie)是如何選(xuan)擇偶(ou)聯(lian)劑(ji)有一(yi)定的實際意義。

2、浸濕效應和表面效應

在復合材料的(de)制造中(zhong)，液態樹(shu)脂(zhi)(zhi)與被粘(zhan)物的(de)良(liang)好浸(jin)(jin)潤(run)是頭(tou)等重要的(de)。如果能獲得完全(quan)全(quan)的(de)浸(jin)(jin)潤(run)，那么樹(shu)脂(zhi)(zhi)對高(gao)能表(biao)(biao)面(mian)的(de)物理(li)吸的(de)粘(zhan)接強(qiang)(qiang)度將遠高(gao)于有機樹(shu)脂(zhi)(zhi)內聚(ju)強(qiang)(qiang)度。用合適的(de)硅烷(wan)偶(ou)聯劑處理(li)玻璃(li)纖維(wei)（或(huo)其它無機材料）表(biao)(biao)面(mian)，會(hui)提(ti)高(gao)其表(biao)(biao)面(mian)張力，從而促使(shi)有機樹(shu)脂(zhi)(zhi)能在無機物表(biao)(biao)面(mian)的(de)浸(jin)(jin)潤(run)與展開。

3、形態理論

無機材料(liao)上的硅(gui)烷(wan)處理劑會以某種(zhong)方(fang)式(shi)改變鄰近有機聚(ju)合(he)物的形態，從而改進粘(zhan)接(jie)效(xiao)果。可變形層理論認為(wei)，可產生一個撓(nao)性樹脂層以緩和界面(mian)應(ying)力；而約束層理論認為(wei)，硅(gui)烷(wan)可將聚(ju)合(he)物結構(gou)“緊束”在相間(jian)區域中。

4、其它理論

界面上的(de)(de)的(de)(de)偶(ou)聯劑可能(neng)起著多種別的(de)(de)功能(neng)，如可能(neng)產生一(yi)種潤滑作用，借以保(bao)護無(wu)機材料免遭水(shui)(shui)的(de)(de)應(ying)力腐蝕。此外，還有酸堿(jian)反應(ying)理論，可逆水(shui)(shui)解鍵(jian)理論、可逆水(shui)(shui)解機理等。

二、影響硅烷偶聯劑作用的因素有哪些

硅烷偶聯劑起到的作用受到多(duo)方面因素的影響，具體包(bao)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)縮合反應。

（3）化學結構（有機基團）

如果有(you)多重取代基（苯或(huo)叔丁(ding)基），增加位阻效應，有(you)利于(yu)行成穩定的硅醇鍵。

2、硅烷的縮合

（1）?pH

弱堿性(xing)條(tiao)件有利于(yu)縮合反應(ying)，不利于(yu)水(shui)解的穩定性(xing)。

（2）化學結構（有機基團）

有機部分取代(dai)基越(yue)少(shao)，越(yue)有利(li)于(yu)脫水縮合。

（3）溫度

表面共價鍵的形(xing)成(cheng)具有一(yi)定的可逆性。當水(shui)被(bei)除去時(shi)，通常通過加熱到(dao)120℃，30-90分鐘或真空2-6小時(shi)，鍵可能形(xing)成(cheng)、斷裂和重組，以緩解內應力。

（4）硅烷濃度

硅(gui)烷(wan)(wan)加入水中(zhong)且溶(rong)(rong)(rong)解度(du)低(di)，則有利于高聚(ju)合度(du)，聚(ju)硅(gui)氧烷(wan)(wan)層的(de)(de)厚(hou)度(du)也由(you)硅(gui)氧烷(wan)(wan)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)的(de)(de)濃度(du)決定。雖然通常(chang)需要單層吸附，但通常(chang)使用的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)會產生多層吸附。據計算，從0.25%的(de)(de)硅(gui)烷(wan)(wan)溶(rong)(rong)(rong)液(ye)沉積到玻璃(li)上可以產生3到8個(ge)分子層。

3、有機材料的方面

不同的(de)化學(xue)結(jie)構，反應的(de)條件(jian)和難(nan)易程度有很(hen)大差(cha)異。

4、無機材料方面

（1）表面羥(qian)基(ji)的濃(nong)度

（2）表面羥基的類型

（3）所形成(cheng)鍵(jian)的水解(jie)穩定性

（4）基材(cai)的(de)物理尺(chi)寸或基材(cai)的(de)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耦(ou)合反(fan)應(ying)(ying)；含有氫鍵(jian)的鄰硅(gui)烷(wan)醇與硅(gui)烷(wan)偶聯劑(ji)反(fan)應(ying)(ying)更容(rong)易(yi)，而孤立的或游離(li)的羥基反(fan)應(ying)(ying)不(bu)太容(rong)易(yi)。

5、表面張力

臨(lin)界(jie)表面(mian)(mian)張(zhang)力與(yu)固體的(de)潤濕性或釋放特性有關。它可以更好地預測固體與(yu)一(yi)(yi)系列液(ye)體的(de)行為。表面(mian)(mian)張(zhang)力低(di)于基材臨(lin)界(jie)表面(mian)(mian)張(zhang)力（γc）的(de)液(ye)體會潤濕表面(mian)(mian)，即(ji)顯(xian)示(shi)接觸(chu)角為0（cosθe=1）。臨(lin)界(jie)表面(mian)(mian)張(zhang)力對于任何固體都(dou)是(shi)唯一(yi)(yi)的(de)，并且通(tong)過繪(hui)制不同(tong)表面(mian)(mian)張(zhang)力的(de)液(ye)體的(de)接觸(chu)角的(de)余弦(xian)圖并外推到1來(lai)確定。

γsv–γsl=γlv?cosθ???楊氏模(mo)量方程

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

臨界表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)大于(yu)45達因(yin)/厘米的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)通常會觀(guan)察(cha)(cha)到親水行(xing)為(wei)(wei)。隨著臨界表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)的(de)(de)(de)增加，接觸角的(de)(de)(de)預(yu)期下(xia)降伴隨著更強的(de)(de)(de)吸附行(xing)為(wei)(wei)和增加的(de)(de)(de)放熱(re)。臨界表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)小(xiao)于(yu)35達因(yin)/厘米的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)(mian)通常會觀(guan)察(cha)(cha)到疏水行(xing)為(wei)(wei)。首(shou)先，臨界表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)的(de)(de)(de)降低(di)與親油(you)行(xing)為(wei)(wei)有關，即烷烴油(you)對表(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)潤濕(shi)(shi)。當臨界表(biao)面(mian)(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)降低(di)到20達因(yin)/厘米以下(xia)時，表(biao)面(mian)(mian)(mian)會抵抗(kang)烷烴油(you)的(de)(de)(de)潤濕(shi)(shi)，并且被(bei)認為(wei)(wei)是疏油(you)和疏水的(de)(de)(de)。