硅烷偶联剂应用方法（硅烷偶联剂化学及其应用）
硅烷偶联剂应用方法（硅烷偶联剂化学及其应用）注：Y为有机官能团，可与高分子发生化学反应或形成氢键等，从而与高分子形成牢固的结合。Cl、Me-O-、Et-O-、i-Pr-O-、MeO-CH2CH2-O-①、环氧epoxide；②、甲基丙稀酰氧基methacrylate；③、巯基mercaptan (SH)；④、氨基amine；⑤、烷基alkyl；⑥、异氰酸酯基isocyanate；⑦、乙烯基vinyl。注：X为可水解基团，可与含羟基无机材料反应。X 基团越大，水解越慢，主链上的Me基团进一步减慢了水解反应。X (可水解基团）
一、硅烷偶联剂化学
1.1、硅烷的结构
Y-R- Si Men X3-n
Y (有机基团）
①、环氧epoxide；②、甲基丙稀酰氧基methacrylate；③、巯基mercaptan (SH)；④、氨基amine；⑤、烷基alkyl；⑥、异氰酸酯基isocyanate；⑦、乙烯基vinyl。
注：X为可水解基团，可与含羟基无机材料反应。X 基团越大，水解越慢，主链上的Me基团进一步减慢了水解反应。
X (可水解基团）
Cl、Me-O-、Et-O-、i-Pr-O-、MeO-CH2CH2-O-
注：Y为有机官能团，可与高分子发生化学反应或形成氢键等，从而与高分子形成牢固的结合。
1.2、常用硅烷
1.3、硅烷的偶联和交联作用
有机(聚合物)分子之间形成化学键；
每个已接枝的硅烷基团(-Si[OR]3)含有三个可交联点；
交联需要湿气并放出醇；
交联提高耐化学性和耐UV性；
如用于：交联聚乙烯电缆，管材；水性涂料的耐水性，耐化学品，耐擦洗。
1.4、硅烷的偶联作用
1.4.1、在有机-无机界面形成化学键接；
1.4.2、防止湿气沿着界面渗透；
1.4.3、防止界面破坏；
1.4.4、将强度由填料传递到树脂；
1.4.5、提高填料的分散性或降低材料的粘度。
1.5、硅烷的水解反应
所有硅烷都对湿气敏感。
通常 X= 甲氧基、乙氧基、异丙氧基等。
X = Cl 迅速水解，但很少用因水解的产物 (HCl) 有腐蚀性。
影响硅烷水解和缩聚反应的因素：
1.5.1、硅烷在水中的浓度
1.5.2、硅烷水溶液的pH值
1.5.3、催化剂
1.5.4、硅烷的水溶解性
1.5.5、空间位阻和极性因素
A-187 和其三醇的水解和缩聚反应速度
1.6、硅烷的水解反应原理
1.6.1、特种的酸和一般的碱可催化水解反应；
1.6.2、水解反应在pH 7时最慢；
1.6.3、在pH小于4或大于7时，可促进低聚物的形成；
1.6.4、Y吸电子基团可加速水解反应如氨基硅烷；
1.6.5、与水不混溶的硅烷水基慢如；
1.6.6、硅链上的大基团会减慢水解反应；
1.6.7、醇类溶剂减慢水解反应；
1.6.8、硅烷三醇不稳定 容易进一步缩聚。
1.7、硅烷水解的催化剂
任何酸或碱可催化水解反应：
1.7.1、天然酸 如盐酸 硫酸和磷酸；
1.7.2、氢氧化物和醇盐 如苛性苏打；
1.7.3、锡IV和锡II复合物 如二月桂酸二丁锡；
1.7.4、钛酸酯 如四-异丙氧基钛酸酯；
1.7.5、锆盐 如乙氧锆；
1.7.6、磷复合物 如磷酸盐和亚磷酸盐的水解产物；
1.7.7、胺 如三丁基胺和咪唑啉。
1.8、硅烷有机基团的主要化学反应
1.8.1、烯基硅烷偶联剂
CH2＝CH－SiX3
CH2＝CH－(CH2)n－SiX3
a.聚合与共聚反应
b.加成反应
1.8.2、含氨基的硅烷偶联剂
H2N－C3H6Si(OR)3
a.加成反应
b.与羧酸衍生物反应
1.8.3、含环氧的硅烷偶联剂
a.与氨基加成反应
b.环氧基团与羧基反应
c.与羟基在强碱或双金属催化加成反应
1.8.4、含巯基的硅烷偶联剂
a.与含不饱和基团的有机物加成反应
二、硅烷偶联剂应用
2.1、硅烷偶联剂的功能
2.1.1、是可用作基体间的弹性桥联剂，即改善两种不同化学性能材料之间的粘接性，达到提高制品的机械、电绝缘、抗老化及憎水等综合性能的目的；
2.1.2、是可用作材料表面改性剂，赋予防水、防静电、防霉、防臭、抗血凝及生理惰性等性能；
2.1.3、是用作非交联聚合物体系的交联固化剂，使其实现常温常压固化。
2.2、硅烷在涂料中的应用
2.2.1、增强附着力
a.在有机聚合物与无机氧化物之间增加附着力
b.在难附着的有机底材上增强附着力
2.2.2、交联剂（提高耐水性）
a.可反应性聚合物
b.具有潮气固化反应的特点
2.3、硅烷在橡胶中的应用
硅烷偶联剂主要用在白炭黑中，与白炭黑和橡胶起反应，主要作用是：
2.3.1、增加白炭黑与橡胶的结合力
2.3.2、增加产品的耐磨性
2.3.3、减小产品的滚动阻力
硅胶－硅烷－橡胶偶联剂作用机理
2.4、硅烷在胶黏剂中的应用
性能优点：优异的附着力、提高拉伸强度和弹性
作用原理：Y 表示乙烯基、环氧基、氨基、等有机官能团，常与胶黏剂基体树脂中的有机官能团发生反应﹔X表示氯基、甲氧基、乙氧基等，這些基团易水解成硅醇而与无机材料(玻璃、硅石、金属等)表面的氧化物或羟基反应，生成稳定的硅氧键。因此，通過使用硅烷偶联剂“分子桥”，把兩种完全不同的材料粘结在一起。
2.5、提高填料填充聚合物性能
2.5.1、提高填料在聚合物中的分散性
韧性哥注：通过硅烷处理的填料，能够与聚合物基材结合更紧密，在一些填充量比较大的场合，填料加的多，容易发生刮白现象，通过硅烷处理的填料，就能避免。
2.5.2、提高机械强度(撕裂强度 拉伸强度 断裂伸长率 冲击强度)
2.5.3、降低挤出和加工过程中产生的热.
2.5.4、防止过早热分解.
2.5.5、提高湿态电气性能和湿态机械性能.
硅烷的有机官能团和树脂相匹配令性能显著提高。
2.6、硅烷的防水性
性能优点：
a.显著的憎水性能
b.显著降低石膏、水泥等建材的吸水率
c.良好的呼吸透气性
d.提高建材耐碱、盐、酸的侵蚀能力
应用 : 瓷砖、混凝土 、石材….
硅烷 : YC-1004 YC-1005
2.7、硅烷与烯烃交联反应
将热塑性聚乙烯通过分子之间的化学键形成三维的分子结构 阻止材料重新熔融的过程。
2.7.1、硅烷交联反应作用：
a.提高长期使用温度
b.提高耐蠕变性
c.提高耐溶剂性
d.提高耐应力开裂性
2.7.2、硅烷交联反应应用：
a.电线电缆 – 用于低压和中压电力电缆的绝缘
b.管材 – 水管和地板采暖管
c.热收缩产品 – 电力电缆的片材
d.薄膜 - 耐蠕变和收缩用途
e.生产硅烷交联热塑性橡胶TPV
2.8、硅烷在玻璃纤维中的应用
性能优点-提高玻璃钢的力学性能
2.9、有机硅烷对无机材料的反应性
常见硅烷偶联剂分类及型号：
氨基：A-1100 A-1102 A-1110 A-1170
双氨基：A-1120 A-2120
三氨基：A-1130
异氰酸酯：A-1310
环氧：A-186 A-187
甲基丙烯酰氧基：A-174
巯基：A-1891
聚硫：A-1289 A-1589
脲基：A-1160 A-1524
乙烯基：A-171 A-151 A-172 A-2171 RC-1
硅脂：A-137 A-162 A-1230 A-1630
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