一、硅烷偶聯劑的作用機理有哪些

硅烷偶聯劑是一類具有特殊結構的低分子有機硅(gui)化合物，它在(zai)表面(mian)處(chu)理(li)，填(tian)充塑料(liao)，用作密封劑、粘接劑和涂料(liao)的增粘劑等領域應(ying)用廣(guang)泛，但對于(yu)它的作用機理(li)，人們尚無完整統一的認識，目前研究(jiu)的理(li)論主要有以下(xia)四(si)種：

1、化學鍵理論

該理(li)論認為，硅烷中X基團能與(yu)(yu)無機(ji)材(cai)料(liao)表(biao)面的羥基起反應(ying)形(xing)(xing)成(cheng)化(hua)學(xue)鍵(jian)(jian)，Y基團能與(yu)(yu)樹(shu)脂起反應(ying)形(xing)(xing)成(cheng)化(hua)學(xue)鍵(jian)(jian)。這(zhe)(zhe)兩種化(hua)學(xue)性質差別很大的材(cai)料(liao)以化(hua)學(xue)鍵(jian)(jian)“偶聯”起來，獲得(de)良好的聯接，這(zhe)(zhe)也(ye)是這(zhe)(zhe)類化(hua)合物被稱為偶聯劑的原因。化(hua)學(xue)鍵(jian)(jian)理(li)論一直比較(jiao)廣泛(fan)被用來解釋(shi)偶聯劑的作用，特別是如何選擇(ze)偶聯劑有一定的實際意義。

2、浸濕效應和表面效應

在復合(he)材(cai)料的(de)(de)(de)(de)制造中，液態樹脂(zhi)(zhi)(zhi)與被粘物的(de)(de)(de)(de)良好浸潤是頭等(deng)重要的(de)(de)(de)(de)。如(ru)果能(neng)獲得完全(quan)全(quan)的(de)(de)(de)(de)浸潤，那么樹脂(zhi)(zhi)(zhi)對高(gao)能(neng)表面的(de)(de)(de)(de)物理吸的(de)(de)(de)(de)粘接強度(du)將遠(yuan)高(gao)于(yu)有機樹脂(zhi)(zhi)(zhi)內聚強度(du)。用合(he)適的(de)(de)(de)(de)硅烷偶聯劑處理玻璃纖(xian)維（或其它無(wu)機材(cai)料）表面，會提(ti)高(gao)其表面張力，從(cong)而(er)促使(shi)有機樹脂(zhi)(zhi)(zhi)能(neng)在無(wu)機物表面的(de)(de)(de)(de)浸潤與展開。

3、形態理論

無(wu)機(ji)材料上的硅烷處理劑會(hui)以某種方式改(gai)變鄰近(jin)有機(ji)聚(ju)合物的形態，從而改(gai)進粘接效(xiao)果。可(ke)變形層(ceng)理論認(ren)為，可(ke)產生一(yi)個(ge)撓性樹脂層(ceng)以緩和界面(mian)應力(li)；而約束層(ceng)理論認(ren)為，硅烷可(ke)將聚(ju)合物結(jie)構“緊束”在相間區域(yu)中。

4、其它理論

界面上的(de)的(de)偶聯劑(ji)可(ke)能(neng)起著多種別(bie)的(de)功能(neng)，如(ru)可(ke)能(neng)產生一種潤(run)滑(hua)作用，借以(yi)保護無(wu)機材料免遭水(shui)的(de)應力腐(fu)蝕。此外(wai)，還有酸堿反(fan)應理(li)論，可(ke)逆(ni)水(shui)解(jie)鍵(jian)理(li)論、可(ke)逆(ni)水(shui)解(jie)機理(li)等。

二、影響硅烷偶聯劑作用的因素有哪些

硅烷偶聯劑起到(dao)的作用受到(dao)多方面(mian)因(yin)素的影響(xiang)，具體(ti)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(suan)性條(tiao)件下有利(li)于硅烷的水解，不利(li)于縮合反應。

（3）化學結構（有機基團）

如(ru)果有多(duo)重取代基（苯(ben)或叔丁基），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(ruo)堿性條件有利于縮合反應，不利于水解的(de)穩定性。

（2）化學結構（有機基團）

有機部(bu)分取代基越少，越有利于脫水縮(suo)合。

（3）溫度

表(biao)面共價鍵的(de)(de)形成具有一定的(de)(de)可逆性。當水(shui)被除去時，通常(chang)通過加(jia)熱到120℃，30-90分鐘或真空2-6小時，鍵可能(neng)形成、斷裂(lie)和重(zhong)組，以緩(huan)解內(nei)應力(li)。

（4）硅烷濃度

硅烷(wan)加入水中且溶(rong)解(jie)度(du)低，則有利于高(gao)聚合度(du)，聚硅氧(yang)烷(wan)層(ceng)的(de)厚度(du)也由硅氧(yang)烷(wan)溶(rong)液(ye)的(de)濃度(du)決定。雖然(ran)通常(chang)需要單層(ceng)吸附(fu)，但通常(chang)使用的(de)溶(rong)液(ye)會產(chan)生多層(ceng)吸附(fu)。據(ju)計算，從0.25%的(de)硅烷(wan)溶(rong)液(ye)沉積(ji)到玻璃上可以產(chan)生3到8個分子層(ceng)。

3、有機材料的方面

不同(tong)的化學(xue)結構，反應的條件和難(nan)易(yi)程度(du)有很大差異。

4、無機材料方面

（1）表面(mian)羥基的濃度

（2）表面羥(qian)基的類型

（3）所(suo)形成(cheng)鍵(jian)的水解穩定性

（4）基材的物理尺(chi)寸或(huo)基材的特性

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)(de)耦合反(fan)應；含(han)有氫鍵的(de)(de)鄰硅烷(wan)醇與硅烷(wan)偶聯(lian)劑(ji)反(fan)應更容易，而孤(gu)立(li)的(de)(de)或游離的(de)(de)羥(qian)基反(fan)應不(bu)太容易。

5、表面張力

臨界表(biao)(biao)(biao)面(mian)張力(li)(li)與固(gu)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)潤濕(shi)性或釋放特性有關(guan)。它可以更好地(di)預測(ce)固(gu)體(ti)(ti)與一系列液體(ti)(ti)的(de)(de)(de)行為。表(biao)(biao)(biao)面(mian)張力(li)(li)低于(yu)(yu)基材臨界表(biao)(biao)(biao)面(mian)張力(li)(li)（γc）的(de)(de)(de)液體(ti)(ti)會潤濕(shi)表(biao)(biao)(biao)面(mian)，即顯示接觸角(jiao)為0（cosθe=1）。臨界表(biao)(biao)(biao)面(mian)張力(li)(li)對于(yu)(yu)任何固(gu)體(ti)(ti)都是唯一的(de)(de)(de)，并(bing)且通過繪制不(bu)同表(biao)(biao)(biao)面(mian)張力(li)(li)的(de)(de)(de)液體(ti)(ti)的(de)(de)(de)接觸角(jiao)的(de)(de)(de)余弦圖并(bing)外推到1來(lai)確定。

γsv–γsl=γlv?cosθ???楊(yang)氏模量方程(cheng)

γSL=臨(lin)界(jie)面表面張(zhang)力，γLV=液體表面張(zhang)力

臨(lin)界(jie)表(biao)(biao)面(mian)張力大于45達(da)因(yin)(yin)/厘米(mi)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)通常會(hui)觀(guan)察(cha)到親(qin)水(shui)行(xing)為(wei)。隨著臨(lin)界(jie)表(biao)(biao)面(mian)張力的(de)(de)增加，接觸(chu)角的(de)(de)預期下降(jiang)伴隨著更強的(de)(de)吸附行(xing)為(wei)和(he)增加的(de)(de)放熱(re)。臨(lin)界(jie)表(biao)(biao)面(mian)張力小(xiao)于35達(da)因(yin)(yin)/厘米(mi)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)通常會(hui)觀(guan)察(cha)到疏(shu)(shu)水(shui)行(xing)為(wei)。首先，臨(lin)界(jie)表(biao)(biao)面(mian)張力的(de)(de)降(jiang)低(di)與(yu)親(qin)油(you)行(xing)為(wei)有關，即烷(wan)烴(jing)油(you)對表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)潤(run)(run)濕(shi)。當臨(lin)界(jie)表(biao)(biao)面(mian)張力降(jiang)低(di)到20達(da)因(yin)(yin)/厘米(mi)以下時，表(biao)(biao)面(mian)會(hui)抵抗烷(wan)烴(jing)油(you)的(de)(de)潤(run)(run)濕(shi)，并且被認為(wei)是疏(shu)(shu)油(you)和(he)疏(shu)(shu)水(shui)的(de)(de)。