一、硅烷偶聯劑的作用機理有哪些

硅烷偶聯劑是一類具有(you)特殊結構的(de)低(di)分子有(you)機(ji)硅化合物，它在表面處理(li)(li)，填充塑料(liao)，用作密封劑(ji)、粘(zhan)接(jie)劑(ji)和涂料(liao)的(de)增粘(zhan)劑(ji)等領域應用廣泛，但對于它的(de)作用機(ji)理(li)(li)，人們(men)尚無完整統(tong)一的(de)認(ren)識，目前(qian)研究的(de)理(li)(li)論(lun)主(zhu)要有(you)以下四種：

1、化學鍵理論

該理論認(ren)為(wei)，硅烷中(zhong)X基團能與(yu)無機材料表面的羥基起反(fan)應(ying)形(xing)成化學鍵(jian)，Y基團能與(yu)樹脂起反(fan)應(ying)形(xing)成化學鍵(jian)。這兩種化學性質差別(bie)很(hen)大的材料以化學鍵(jian)“偶(ou)(ou)聯(lian)(lian)”起來(lai)，獲得良好(hao)的聯(lian)(lian)接，這也是這類化合物被(bei)稱為(wei)偶(ou)(ou)聯(lian)(lian)劑的原因。化學鍵(jian)理論一直比較(jiao)廣泛被(bei)用來(lai)解(jie)釋偶(ou)(ou)聯(lian)(lian)劑的作用，特別(bie)是如何(he)選(xuan)擇偶(ou)(ou)聯(lian)(lian)劑有一定(ding)的實際意義。

2、浸濕效應和表面效應

在(zai)復合材(cai)料的(de)制造中(zhong)，液態樹脂(zhi)(zhi)與被(bei)粘(zhan)物的(de)良好(hao)浸潤(run)(run)是頭(tou)等(deng)重要的(de)。如果能獲(huo)得(de)完(wan)全全的(de)浸潤(run)(run)，那么樹脂(zhi)(zhi)對高能表(biao)面的(de)物理吸(xi)的(de)粘(zhan)接(jie)強度將遠高于有(you)機樹脂(zhi)(zhi)內聚強度。用合適的(de)硅烷(wan)偶聯劑處理玻璃(li)纖維（或其它無機材(cai)料）表(biao)面，會提高其表(biao)面張力(li)，從而促使有(you)機樹脂(zhi)(zhi)能在(zai)無機物表(biao)面的(de)浸潤(run)(run)與展開。

3、形態理論

無機材料上的硅烷(wan)處理劑會以(yi)某種方式改變鄰(lin)近有機聚(ju)合物的形態，從而改進粘(zhan)接效果。可變形層理論認為，可產(chan)生一(yi)個撓性樹脂層以(yi)緩和(he)界面應力；而約束層理論認為，硅烷(wan)可將(jiang)聚(ju)合物結(jie)構“緊束”在相間區(qu)域中。

4、其它理論

界面上的(de)的(de)偶聯(lian)劑可(ke)(ke)(ke)能起著多種別的(de)功能，如(ru)可(ke)(ke)(ke)能產生一種潤滑作(zuo)用，借(jie)以保護無機(ji)材料免遭水(shui)的(de)應(ying)力(li)腐蝕。此外，還有(you)酸堿(jian)反(fan)應(ying)理論，可(ke)(ke)(ke)逆水(shui)解鍵理論、可(ke)(ke)(ke)逆水(shui)解機(ji)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(dao)的作用受到(dao)多方面因素的影響，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(suan)性條件下有利于硅烷的(de)水解，不利于縮合(he)反應。

（3）化學結構（有機基團）

如果有多重取代基（苯(ben)或叔丁基），增加位(wei)阻效(xiao)應，有利(li)于行(xing)成穩定的(de)硅醇鍵。

2、硅烷的縮合

（1）?pH

弱堿性條件(jian)有(you)利于(yu)縮合反應(ying)，不利于(yu)水解(jie)的(de)穩定性。

（2）化學結構（有機基團）

有(you)機部分取代基(ji)越(yue)少(shao)，越(yue)有(you)利于脫水縮合。

（3）溫度

表面共價鍵的(de)形(xing)成(cheng)具有一定的(de)可(ke)(ke)逆性。當水被除去(qu)時，通常通過(guo)加熱到120℃，30-90分鐘(zhong)或(huo)真(zhen)空2-6小時，鍵可(ke)(ke)能形(xing)成(cheng)、斷裂和重組，以(yi)緩(huan)解內應(ying)力(li)。

（4）硅烷濃度

硅烷加入水(shui)中且(qie)溶解度低，則有利于高聚(ju)合度，聚(ju)硅氧烷層(ceng)的厚(hou)度也由(you)硅氧烷溶液的濃度決定。雖然通常需(xu)要(yao)單層(ceng)吸(xi)附，但通常使用的溶液會(hui)產生(sheng)多(duo)層(ceng)吸(xi)附。據計(ji)算，從0.25%的硅烷溶液沉積(ji)到(dao)玻璃上可以產生(sheng)3到(dao)8個分子(zi)層(ceng)。

3、有機材料的方面

不(bu)同的化學結(jie)構，反應的條(tiao)件(jian)和(he)難易程度有很大差異。

4、無機材料方面

（1）表(biao)面(mian)羥基的(de)濃度(du)

（2）表(biao)面羥基的類型

（3）所形成鍵的水解穩定性

（4）基材的物理尺寸或基材的特性(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)材的(de)耦合(he)反(fan)應；含有氫鍵的(de)鄰硅烷醇與硅烷偶聯劑反(fan)應更容(rong)易(yi)，而孤立(li)的(de)或(huo)游離的(de)羥基(ji)反(fan)應不太(tai)容(rong)易(yi)。

5、表面張力

臨(lin)(lin)(lin)界表(biao)面張力與固(gu)(gu)體(ti)(ti)的(de)潤濕(shi)性(xing)或釋放特(te)性(xing)有關。它可以更好地(di)預(yu)測(ce)固(gu)(gu)體(ti)(ti)與一系(xi)列液體(ti)(ti)的(de)行為(wei)。表(biao)面張力低(di)于(yu)基材臨(lin)(lin)(lin)界表(biao)面張力（γc）的(de)液體(ti)(ti)會(hui)潤濕(shi)表(biao)面，即顯(xian)示接觸(chu)(chu)角為(wei)0（cosθe=1）。臨(lin)(lin)(lin)界表(biao)面張力對于(yu)任何固(gu)(gu)體(ti)(ti)都是(shi)唯一的(de)，并且(qie)通過(guo)繪制(zhi)不同表(biao)面張力的(de)液體(ti)(ti)的(de)接觸(chu)(chu)角的(de)余弦(xian)圖并外推到1來(lai)確(que)定。

γsv–γsl=γlv?cosθ???楊(yang)氏(shi)模量方(fang)程(cheng)

γSL=臨(lin)界面表面張力(li)，γLV=液體表面張力(li)

臨界(jie)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)大于45達(da)因/厘米(mi)的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)通(tong)常會觀察(cha)到(dao)親水行(xing)(xing)為(wei)。隨著臨界(jie)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)的(de)增加，接(jie)觸角的(de)預期下降伴(ban)隨著更(geng)強的(de)吸附行(xing)(xing)為(wei)和增加的(de)放熱。臨界(jie)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)小于35達(da)因/厘米(mi)的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)通(tong)常會觀察(cha)到(dao)疏水行(xing)(xing)為(wei)。首先，臨界(jie)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)的(de)降低與親油(you)行(xing)(xing)為(wei)有關，即烷烴油(you)對表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)潤濕(shi)。當臨界(jie)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)張力(li)降低到(dao)20達(da)因/厘米(mi)以下時，表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)會抵(di)抗(kang)烷烴油(you)的(de)潤濕(shi)，并且被(bei)認(ren)為(wei)是疏油(you)和疏水的(de)。