一、硅烷偶聯劑的作用機理有哪些

硅烷偶聯劑是一(yi)(yi)類具有(you)特殊(shu)結構的(de)(de)(de)低分子有(you)機硅化合物，它(ta)在表面處理(li)，填充(chong)塑料，用作密(mi)封劑(ji)、粘接劑(ji)和涂料的(de)(de)(de)增粘劑(ji)等領域應用廣泛，但(dan)對(dui)于它(ta)的(de)(de)(de)作用機理(li)，人們尚無(wu)完整統一(yi)(yi)的(de)(de)(de)認識，目前研究(jiu)的(de)(de)(de)理(li)論主要有(you)以下(xia)四種：

1、化學鍵理論

該理(li)論認(ren)為(wei)，硅烷中(zhong)X基團(tuan)能與無機(ji)材(cai)料(liao)表面的(de)(de)羥基起反(fan)(fan)應(ying)形成(cheng)化學鍵(jian)，Y基團(tuan)能與樹脂起反(fan)(fan)應(ying)形成(cheng)化學鍵(jian)。這兩種化學性質差別很(hen)大的(de)(de)材(cai)料(liao)以化學鍵(jian)“偶聯(lian)”起來，獲得(de)良好的(de)(de)聯(lian)接，這也是這類化合物被稱為(wei)偶聯(lian)劑(ji)的(de)(de)原因。化學鍵(jian)理(li)論一直比較廣(guang)泛被用來解(jie)釋偶聯(lian)劑(ji)的(de)(de)作用，特別是如(ru)何選擇(ze)偶聯(lian)劑(ji)有一定的(de)(de)實際(ji)意義(yi)。

2、浸濕效應和表面效應

在復合(he)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)制造中，液態樹(shu)脂與被粘物的(de)(de)(de)(de)良好(hao)浸潤(run)是頭等重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)。如(ru)果能獲(huo)得完全(quan)全(quan)的(de)(de)(de)(de)浸潤(run)，那么樹(shu)脂對高(gao)能表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)物理吸的(de)(de)(de)(de)粘接強(qiang)度將遠高(gao)于(yu)有機(ji)(ji)樹(shu)脂內聚強(qiang)度。用合(he)適的(de)(de)(de)(de)硅烷偶聯劑處理玻璃纖維（或其(qi)它(ta)無(wu)機(ji)(ji)材(cai)料(liao)）表面(mian)(mian)，會提高(gao)其(qi)表面(mian)(mian)張(zhang)力，從而促使有機(ji)(ji)樹(shu)脂能在無(wu)機(ji)(ji)物表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)浸潤(run)與展開。

3、形態理論

無(wu)機(ji)(ji)材料上的(de)硅烷處理(li)劑會(hui)以(yi)某種(zhong)方式改變(bian)鄰近有機(ji)(ji)聚(ju)合物的(de)形(xing)態，從而改進粘(zhan)接效果。可(ke)變(bian)形(xing)層理(li)論(lun)認為(wei)，可(ke)產生(sheng)一(yi)個撓性樹脂層以(yi)緩(huan)和界面應力(li)；而約束層理(li)論(lun)認為(wei)，硅烷可(ke)將聚(ju)合物結構“緊束”在(zai)相(xiang)間區域(yu)中。

4、其它理論

界(jie)面上的的偶(ou)聯劑可(ke)能起著多種別的功能，如可(ke)能產生一(yi)種潤滑(hua)作用，借(jie)以保護(hu)無(wu)機(ji)(ji)材料(liao)免遭水(shui)的應力腐蝕(shi)。此(ci)外，還(huan)有酸堿反應理(li)論，可(ke)逆水(shui)解鍵理(li)論、可(ke)逆水(shui)解機(ji)(ji)理(li)等。

二、影響硅烷偶聯劑作用的因素有哪些

硅烷(wan)偶聯劑起到的作(zuo)用受到多方面(mian)因素(su)的影響(xiang)，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

弱酸性條(tiao)件下有利(li)于(yu)硅烷(wan)的水解，不利(li)于(yu)縮合反應。

（3）化學結構（有機基團）

如果(guo)有(you)多重取(qu)代(dai)基（苯(ben)或(huo)叔丁基），增加位阻效應，有(you)利于(yu)行成穩定的硅(gui)醇(chun)鍵。

2、硅烷的縮合

（1）?pH

弱堿性條件有利于縮合反應，不利于水解的穩定性。

（2）化學結構（有機基團）

有(you)機(ji)部分(fen)取代基越少(shao)，越有(you)利于(yu)脫水縮合。

（3）溫度

表面共價鍵的(de)形成(cheng)具有(you)一定的(de)可逆性。當水(shui)被(bei)除去時(shi)，通常通過加熱到120℃，30-90分鐘(zhong)或真空2-6小時(shi)，鍵可能形成(cheng)、斷(duan)裂(lie)和重組，以緩解內應力。

（4）硅烷濃度

硅烷加(jia)入水中且(qie)溶(rong)(rong)解度(du)低，則有(you)利于高(gao)聚(ju)合度(du)，聚(ju)硅氧(yang)烷層的(de)厚(hou)度(du)也由(you)硅氧(yang)烷溶(rong)(rong)液的(de)濃度(du)決(jue)定。雖然(ran)通常需要(yao)單層吸附，但通常使(shi)用的(de)溶(rong)(rong)液會產生(sheng)多層吸附。據計(ji)算，從0.25%的(de)硅烷溶(rong)(rong)液沉(chen)積(ji)到玻璃上可(ke)以產生(sheng)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(jian)和難(nan)易程(cheng)度有很(hen)大差異。

4、無機材料方面

（1）表(biao)面羥基的濃度

（2）表面羥基(ji)的類型

（3）所形成鍵的水解穩定性

（4）基(ji)材的物(wu)理尺寸或基(ji)材的特(te)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(yu)基材(cai)的(de)耦合反應(ying)；含有氫鍵的(de)鄰(lin)硅烷醇與(yu)硅烷偶聯劑(ji)反應(ying)更容(rong)易，而(er)孤立的(de)或游離的(de)羥基反應(ying)不太容(rong)易。

5、表面張力

臨(lin)界(jie)表(biao)面(mian)張力(li)與(yu)固體(ti)的潤(run)濕性(xing)或釋放特性(xing)有(you)關。它(ta)可以(yi)更好地預測固體(ti)與(yu)一(yi)系列液(ye)體(ti)的行為。表(biao)面(mian)張力(li)低(di)于基材臨(lin)界(jie)表(biao)面(mian)張力(li)（γc）的液(ye)體(ti)會(hui)潤(run)濕表(biao)面(mian)，即顯(xian)示接(jie)(jie)觸(chu)角為0（cosθe=1）。臨(lin)界(jie)表(biao)面(mian)張力(li)對于任(ren)何(he)固體(ti)都是唯一(yi)的，并且通(tong)過繪(hui)制(zhi)不同表(biao)面(mian)張力(li)的液(ye)體(ti)的接(jie)(jie)觸(chu)角的余弦圖并外(wai)推到(dao)1來確(que)定。

γsv–γsl=γlv?cosθ???楊氏模量方程(cheng)

γSL=臨界面(mian)表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)，γLV=液體(ti)表(biao)面(mian)張(zhang)力(li)

臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)大于(yu)(yu)45達因(yin)/厘米(mi)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)通常會(hui)觀(guan)察到(dao)親(qin)水行為(wei)。隨(sui)著臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)的(de)增(zeng)加，接觸角(jiao)的(de)預(yu)期(qi)下(xia)降(jiang)伴隨(sui)著更(geng)強的(de)吸附(fu)行為(wei)和增(zeng)加的(de)放熱。臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)小于(yu)(yu)35達因(yin)/厘米(mi)的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)通常會(hui)觀(guan)察到(dao)疏水行為(wei)。首先，臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)的(de)降(jiang)低(di)(di)與親(qin)油行為(wei)有(you)關，即烷烴油對表(biao)(biao)面(mian)(mian)的(de)潤濕。當臨(lin)(lin)(lin)界(jie)(jie)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張(zhang)力(li)(li)降(jiang)低(di)(di)到(dao)20達因(yin)/厘米(mi)以下(xia)時，表(biao)(biao)面(mian)(mian)會(hui)抵(di)抗(kang)烷烴油的(de)潤濕，并且被(bei)認為(wei)是(shi)疏油和疏水的(de)。