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(de)低分(fen)子有(you)機(ji)硅化合物，它(ta)在表面處理(li)，填充塑料(liao)，用作(zuo)(zuo)密封(feng)劑(ji)、粘(zhan)接劑(ji)和涂(tu)料(liao)的(de)增粘(zhan)劑(ji)等領域應用廣(guang)泛(fan)，但對(dui)于它(ta)的(de)作(zuo)(zuo)用機(ji)理(li)，人們尚無完整統(tong)一的(de)認識，目(mu)前研究的(de)理(li)論主要有(you)以下四種：

1、化學鍵理論

該理(li)論認為，硅烷中X基(ji)團能與無機材(cai)料(liao)表面的(de)羥基(ji)起(qi)(qi)反應形成化(hua)學(xue)鍵，Y基(ji)團能與樹脂起(qi)(qi)反應形成化(hua)學(xue)鍵。這(zhe)(zhe)兩種化(hua)學(xue)性質差別很大的(de)材(cai)料(liao)以化(hua)學(xue)鍵“偶(ou)聯”起(qi)(qi)來，獲得良好的(de)聯接，這(zhe)(zhe)也是這(zhe)(zhe)類化(hua)合物被稱為偶(ou)聯劑(ji)(ji)的(de)原(yuan)因。化(hua)學(xue)鍵理(li)論一直比較(jiao)廣泛被用來解釋偶(ou)聯劑(ji)(ji)的(de)作用，特別是如何選擇偶(ou)聯劑(ji)(ji)有一定的(de)實際意義。

2、浸濕效應和表面效應

在(zai)復(fu)合材料的(de)(de)(de)制造中，液(ye)態樹(shu)脂(zhi)(zhi)與(yu)被粘(zhan)物的(de)(de)(de)良好(hao)浸(jin)潤是(shi)頭等重要的(de)(de)(de)。如(ru)果(guo)能(neng)獲得完全全的(de)(de)(de)浸(jin)潤，那么樹(shu)脂(zhi)(zhi)對(dui)高能(neng)表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)物理吸的(de)(de)(de)粘(zhan)接強(qiang)度將遠高于有機(ji)樹(shu)脂(zhi)(zhi)內聚強(qiang)度。用合適的(de)(de)(de)硅烷偶聯劑處理玻璃纖維（或其它(ta)無機(ji)材料）表(biao)(biao)面(mian)(mian)，會(hui)提高其表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力，從而促使有機(ji)樹(shu)脂(zhi)(zhi)能(neng)在(zai)無機(ji)物表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)浸(jin)潤與(yu)展開(kai)。

3、形態理論

無(wu)機材料上的(de)硅(gui)烷(wan)(wan)處理(li)劑會以某種(zhong)方式(shi)改(gai)(gai)變(bian)鄰近(jin)有機聚合(he)物(wu)的(de)形(xing)態，從而改(gai)(gai)進(jin)粘接效果。可(ke)變(bian)形(xing)層(ceng)(ceng)理(li)論認(ren)為，可(ke)產生(sheng)一個撓性樹脂層(ceng)(ceng)以緩和界(jie)面應力(li)；而約(yue)束層(ceng)(ceng)理(li)論認(ren)為，硅(gui)烷(wan)(wan)可(ke)將聚合(he)物(wu)結構“緊束”在相間區域中。

4、其它理論

界面上(shang)的(de)的(de)偶(ou)聯劑可(ke)能(neng)(neng)起(qi)著多(duo)種(zhong)別的(de)功能(neng)(neng)，如可(ke)能(neng)(neng)產生一種(zhong)潤滑作用，借(jie)以保護無機材料(liao)免遭(zao)水(shui)的(de)應(ying)力腐(fu)蝕。此外，還有酸堿反應(ying)理論，可(ke)逆水(shui)解鍵理論、可(ke)逆水(shui)解機理等。

二、影響硅烷偶聯劑作用的因素有哪些

硅烷(wan)偶聯劑起(qi)到(dao)的(de)作用受到(dao)多方面因素的(de)影(ying)響(xiang)，具(ju)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(ruo)酸性條件下有(you)利(li)(li)于硅烷的水解(jie)，不利(li)(li)于縮合反應。

（3）化學結構（有機基團）

如果有多重(zhong)取(qu)代基（苯或叔丁基），增加位阻效應，有利于行成穩定的硅(gui)醇鍵。

2、硅烷的縮合

（1）?pH

弱堿性條件有利于縮合反(fan)應，不(bu)利于水解的穩定性。

（2）化學結構（有機基團）

有(you)機部分取代基越少，越有(you)利于脫水縮合。

（3）溫度

表面(mian)共價鍵的(de)形成具有一定的(de)可逆性(xing)。當水被除去時，通常通過加熱到(dao)120℃，30-90分鐘(zhong)或真空(kong)2-6小時，鍵可能形成、斷裂和重組，以緩解內應力。

（4）硅烷濃度

硅烷(wan)(wan)加入水中(zhong)且溶解(jie)度(du)低，則(ze)有利于高聚合度(du)，聚硅氧(yang)烷(wan)(wan)層的(de)(de)厚度(du)也(ye)由硅氧(yang)烷(wan)(wan)溶液的(de)(de)濃度(du)決定。雖(sui)然通常(chang)(chang)需要單層吸(xi)附(fu)，但(dan)通常(chang)(chang)使用的(de)(de)溶液會(hui)產生多層吸(xi)附(fu)。據計算(suan)，從(cong)0.25%的(de)(de)硅烷(wan)(wan)溶液沉積到玻璃上可以產生3到8個分子層。

3、有機材料的方面

不同的化學結構，反應的條件和難易程(cheng)度(du)有很大差(cha)異。

4、無機材料方面

（1）表面羥(qian)基的濃度

（2）表面羥基的類型

（3）所形成(cheng)鍵的水解穩定性

（4）基材(cai)的物理(li)尺寸(cun)或基材(cai)的特(te)性(xing)

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(ji)材(cai)的耦合(he)反(fan)(fan)應(ying)；含有(you)氫(qing)鍵的鄰硅烷(wan)醇與硅烷(wan)偶聯(lian)劑反(fan)(fan)應(ying)更容(rong)易(yi)，而孤立的或游離的羥基(ji)反(fan)(fan)應(ying)不(bu)太容(rong)易(yi)。

5、表面張力

臨界表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)與固(gu)體的(de)潤濕(shi)性或(huo)釋(shi)放特性有關(guan)。它(ta)可以更好地(di)預測固(gu)體與一系列液體的(de)行為(wei)。表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)低于(yu)基材(cai)臨界表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)（γc）的(de)液體會潤濕(shi)表(biao)面(mian)(mian)，即顯示接(jie)觸(chu)角(jiao)為(wei)0（cosθe=1）。臨界表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)對(dui)于(yu)任何固(gu)體都(dou)是唯(wei)一的(de)，并且通(tong)過繪制不(bu)同表(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)的(de)液體的(de)接(jie)觸(chu)角(jiao)的(de)余弦圖并外推到1來確定。

γsv–γsl=γlv?cosθ???楊氏模(mo)量方程

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

臨(lin)界(jie)表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)大于45達(da)因/厘米的(de)(de)表面(mian)(mian)通(tong)常會(hui)觀(guan)察(cha)到親水(shui)行為(wei)。隨著臨(lin)界(jie)表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)的(de)(de)增加(jia)，接觸角的(de)(de)預期(qi)下降伴隨著更強的(de)(de)吸附行為(wei)和增加(jia)的(de)(de)放熱。臨(lin)界(jie)表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)小于35達(da)因/厘米的(de)(de)表面(mian)(mian)通(tong)常會(hui)觀(guan)察(cha)到疏(shu)水(shui)行為(wei)。首先，臨(lin)界(jie)表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)的(de)(de)降低與親油行為(wei)有關，即烷烴(jing)(jing)油對表面(mian)(mian)的(de)(de)潤濕。當臨(lin)界(jie)表面(mian)(mian)張(zhang)(zhang)力(li)(li)降低到20達(da)因/厘米以下時，表面(mian)(mian)會(hui)抵抗烷烴(jing)(jing)油的(de)(de)潤濕，并且被認為(wei)是疏(shu)油和疏(shu)水(shui)的(de)(de)。