硅烷偶联剂的产品分类与用途.pdf
硅烷偶联剂应用领域
硅烷偶联剂应用领域应用领域1.玻纤复合材料使用硅烷偶联剂，玻璃纤维将获得下列益处：1、从热极到冷极循环测试性能提高；2、玻璃纤维的浸润性能、电学性能提高；3、纤维原丝集束性、防护和处理性能提高。
玻璃纤维极大地增加复合材料的物理强度，甚至达到与金属匹敌的效果。
所有的玻璃纤维增强材料生产商都使用经处理产品，来达到良好的产品性能，偶联剂仍是首选。
硅烷偶联剂最常用于玻璃纤维复合材料的处理，且是玻璃纤维增强聚合物的关键成份。
2.电线电缆乙烯基硅烷从二十世纪七十年代年开始用于交联聚乙烯均聚物及其共聚物，交联聚乙烯用作电线电缆绝缘材料和护套，适用于高耐温性。
该技术也应用在制造热水管道材料，可以长时间的耐高温。
3.密封胶硅烷偶联剂广泛用于改进密封胶的密封性，以及提高对无机材料如金属、玻璃和石材的粘合性。
密封胶是基于有填料的可固化的弹性体，具有防水、防空气和化学品渗透的双重功能，在某些情况下也可用做粘合剂。
它们在航空航天、汽车和建筑业的应用取决于它们和金属、玻璃、混凝土和其他表面形成持久键合能力，这种键合可以耐热、抗紫外线、耐潮气和水。
4.橡塑、弹性体随着市场对制造黑色以外的多种颜色人造橡胶的需要增长，且要求其具备与含碳黑配方相类似的机械性能，硅烷偶联剂勿庸质疑地在使无机填料和有机弹性体有效结合中扮演重要角色。
硅烷偶联剂和无机填料提供下列优点：1、抗磨损2、复合物更有效结合3、改善流变控制4、减少轮胎滚动阻力5、提高韧性6、改善在潮湿条件下的电学性能5.建材防水使用硅烷偶联剂改性的憎水剂在混凝土防护中有以下作用：1、有效减少氯离子通过混凝土毛细孔的渗透，防止内部钢筋腐蚀；2、大大降低混凝土吸水率，防止混凝土腐蚀、风化、滋生微生物；3、有效防止混凝土冻融破坏；4、优异的渗透能力和透气性-可呼吸性实现混凝土内外的物质交换，防止内外压差；5、优异的耐碱性可用于新混凝土和高碱性基材。
6.纺织化学品（有机硅整理剂）硅烷偶联剂可用于硅油、有机硅乳液的合成，为织物提供舒适度、柔软性、爽滑性能。
硅烷偶联剂及其应用课件
在涂料中添加硅烷偶联剂，可以提高涂层对基材的附着力，以及涂层的耐候性、 耐磨性等。
提高胶粘剂的粘结强度
在胶粘剂中使用硅烷偶联剂，可以提高胶粘剂对无机材料和有机材料的粘结强度 ，以及耐水、耐热等性能。
硅烷偶联剂应用案
04
例及效果分析
橡胶领域应用案例及效果分析
提高橡胶与填料的相容性
改善界面性能
通过硅烷偶联剂的“分子桥”作用，无机材料和有机材料的界面性能可 以得到显著改善，如提高材料的力学性能、电气性能、耐候性能等。
03
耐水性
硅氧烷基团的水解反应使得硅烷偶联剂在湿态环境下也能发挥效能。
硅烷偶联剂在橡胶领域的应用
提升橡胶与填料的分散性
硅烷偶联剂可以改善橡胶与填料之间的相容性，提高填料的 分散性，从而提高橡胶的力学性能。
THANKS.
提高耐磨性和抗老化性
通过改善橡胶表面的性能，硅烷偶联剂可以提高橡胶的耐磨 性和抗老化性。
硅烷偶联剂在塑料领域的应用
增强塑料的力学性能
硅烷偶联剂可以提高塑料与填料或增 强材料之间的界面粘结力，从而提高 塑料的力学性能。
提高塑料的耐候性
硅烷偶联剂可以改善塑料的表面性能 ，提高其耐候性。
硅烷偶联剂在其他领域的应用（如涂料、胶粘剂等）
竞争格局
当前，国内外众多企业纷纷涉足硅烷偶联剂领域，市场竞争激烈。国内企业在不断提高技 术水平和产品质量的同时，也在积极开拓国际市场。
前景展望
随着人们对环保、高性能材料的需求不断增长，硅烷偶联剂市场前景广阔。未来，市场将 更加关注产品的环保性能、高性能化和功能性。
硅烷偶联剂的创新发展方向
高性能化
为满足高分子材料在高强度、高模量、高耐磨等方面的要求，硅烷 偶联剂需要不断提高自身的性能，如耐热性、耐候性、耐化学品性 等。
硅烷偶联剂的作用
RO O RO Si R' Si OH RO RO O Si OH RO Si R' O Si O RO
1. hydrolysis 2. coupling - ROH
RO Si O Si R' O ROOR O Si O Si O RO O Si R' OR
+ H2O - 2* ROH
O Si O
硅烷偶联剂的作用
硅烷偶联剂
• 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： • 1.增加白炭黑与橡胶的结合力 • 2.增加产品的耐磨性 • 3.减小产品的滚动阻力
白碳黑与碳黑的差异
碳黑 主要成分 炭 在极短底时间内热解并团聚 白碳黑 硅氧化物 在沉降和随后的熟化过程中 较缓慢的形成 无定性结构 大量均匀分布（－ ） 大量均匀分布（－OH） （－ 亲水 对交联有相当大的影响 绝缘体
• 在加入白炭黑的橡胶配方中，一般要加入 硅烷偶联剂，同时加入PEG4000，加入 PEG4000主要是为了对白炭黑进行改性， 因为白炭黑表面有大量的OH基团，容易吸 水，同时容易结块，所以加入PEG4000以 后，白炭黑上面的OH基团与PEG4000反应， 亲水性降低，不易结块和吸水。这样更容 易与SI69起反应。同时PEG4000可以调节 白炭黑的酸性，使其不影响硫化，用量一 般是白炭黑量的7-10%。
总结
• PEG4000和硅烷偶联剂在有白炭黑的 配方住一起使用，最主要的效果就是增加 产品耐磨性，所以最常用在轮胎和鞋底等 产品中。 • PEG4000也可以单独使用，作为一种 润滑剂和活性剂，在很多配方中都有，例 如EPDM中一般会使用。
如何改进白碳黑与橡胶的黏附性能？ 如何改进白碳黑与橡胶的黏附性能？
硅烷偶联剂550，560，570，602，792，151，171
硅烷偶联剂550，560，570，602，792，151，171 0000硅烷偶联剂KH-550一、国外对应牌号A-1100(美国联碳)，Z-6011(美国道康宁)，KBM-903(日本信越)。
本品有碱性，通用性强，适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。
二、化学名称分子式:-氨丙基三乙氧基硅烷NN.CH2.CH2.CH2.Si(OC2H5)3三、物理性质:外观:无色透明液体密度(ρ25℃):0.946沸点:217℃折光率nD25:1.420溶解性:可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂;可溶于水。
在水中水解，呈碱性。
四、主要用途:本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、碳酸酯等热塑性和热固体树脂，能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。
本品是优异的粘结促进剂，可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料，可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性，也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。
在树脂砂铸造中，本品增强树脂硅砂的粘合性，提高型砂强度抗湿性。
在玻纤棉和矿物棉生产中，将其加入到酚醛粘结剂中，可提高防潮性及增加压缩回弹性。
在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂的酚醛粘合剂的粘结性及耐水性。
硅烷偶联剂KH-560一、国外对应牌号:A-187(美国联碳公司)。
KBM-403(日本信越化学工业株式会社)二、化学名称及分子式γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷三、物理性质:物理形态:液体。
颜色:无色透明。
沸点:290℃。
折光率:(nD25)1.4260-1.4280，密度(ρ25℃)1.065-1.072。
溶解性:溶于水，同时发生水解反应，水解反应释放甲醇。
溶于醇、丙酮和在5%以下的正常使用水平溶于大多数脂肪族酯。
四、应用范围:KH-560是一种含环氧基的偶联剂，用于多硫化物和聚氨酯的嵌缝胶和密封胶，用于环氧树脂的胶粘剂、填充型或增强型热固性树脂、玻璃纤维胶粘剂和用于无机物填充或玻璃增强的热塑料性树脂等。
硅烷偶联剂
偶联剂
亲无机物 的基团
亲有机物 的基团
降低合成树脂熔体的粘度
，改善填充剂的分散度以 提高加工性能
整理课件
3
二、偶联剂的作用
偶联剂被称作“分子桥”，用以改善无机物与有机物之间的界面作用， 从而大大提高复合材料的性能，如物理性能、电性能、热性能、旋光性能 等。
偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反 应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层， 界面层能传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度，提高了复 合材料的性能，同时还可以防止其它介质向界面渗透，改善了界面状态， 有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。
硅烷偶联剂
整理课件
1
主讲内容
偶联剂 硅烷偶联剂定义与结构 硅烷偶联剂作用机理 有机硅烷偶联剂的选择原则 硅烷偶联剂的种类及应用 硅烷偶联剂使用方法
整理课件
2
偶联剂
一、偶联剂定义 偶联剂（ Coupling agent），又称表面改性劑。在塑料配混中，改善合成树脂 与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂。
硅烷偶联剂结构
结构通式为YnSiX（4-n）；
1.通式中n为0～3的整数；
2. X为可水基团，遇水溶液、空气中的水分或无机物表面吸附的水分均可引起分解， 与无机物表面有较好的反应性。典型的X基团有烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等； 最常用的则是甲氧基和乙氧基;
3. Y为非水解的、可与高分子聚合物结合的有机官能团。如乙烯基、乙氧基、氨基、 环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基等，与各种合成树脂、橡胶有较强的亲和力或反应 能力。
整理课件
6
常用的代表性硅烷偶联剂
偶联剂名称
乙烯基三氯硅烷 乙烯基三乙氧基硅烷 乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷
常用硅烷偶联剂
A-151物理性能化学名称：乙烯基三乙氧基硅烷分子式：CH2=CH-Si(OC2H5)3外观：无色透明液体。
沸点：161℃。
密度：0.9027。
折射率：1.3960。
易水解，放出乙醇，生成乙烯基硅三醇的缩合物。
与有机金属化合物反应，分子内Si—OC2H5键中的乙氧基可被相应的有机基取代。
在有机过氧化物作用下，Si—CH＝CH2键可进行游离基聚合反应。
在铂催化剂作用下，Si—CH＝CH2键可与含Si—H键的化合物发生加成反应。
可由乙烯基三氯硅烷与无水乙醇反应来制取，也可由四乙氧基硅烷与乙烯基溴化镁反应来制取。
用来合成有机硅中间体及高分子化合物，也可用作硅烷偶联剂，应用于交联聚乙烯。
硅烷偶联剂A-151用途用作制备湿气固化硅烷交联聚合物，如硅烷交联聚乙烯（XLPE），使热塑性树脂、热固性树脂具有更好的耐热性、耐酸碱性及更优异的机械强度。
有机硅改性丙烯酸乳液、有机硅改性丁苯胶乳等有机硅改性聚合物，用于提高聚合物的憎水性和附着力。
提高无机粉体材料对高分子聚合物的结合力、相容性及附着力。
1.用于聚乙烯交联制造电线、电缆绝缘和护层材料。
乙烯基三乙氧基硅烷是交联聚乙烯的重要交联剂，其交联工艺与通用的过氧化物交联，辐射交联法相比，具有设备简单、投资少、易于控制，应用聚乙烯密度范围宽，适于生产特殊形状的扇形线芯，并有挤出速度高等特点。
由于硅烷交联聚乙烯（XLDPE）具有优异的电气性能，良好的耐热性及耐应力开裂性能，故已被广泛应用于制造电线、电缆绝缘和护套材料。
目前，主要适用于轻型电缆、计算机用电缆和弱电制品电线，以及耐热消防电线，家用电器电热线，或用作电视机等内部配线的同轴软线芯的绝缘。
是防止焊接时绝缘体变形以及电绝缘体热变形而产生的高频性质劣化的极有利材料。
还可用于海底通信电缆，长途对称高频通信电缆、控制电缆等。
2.用于聚乙烯交联剂耐热管材、耐热输管以及薄膜。
交联聚乙烯（XLDPE）具有良好的耐芳烃、耐油、耐应力开裂、机械强度高、而热性好等优异性能。
硅烷偶联剂及其应用课件
油田污水处理
硅烷偶联剂可以改善污水中杂质的分离效果 ，提高污水处理效率。
密封胶
要点一
粘接力增强
硅烷偶联剂可以提高密封胶与基材的粘接力，提高密封效 果。
要点二
耐候性改善
硅烷偶联剂可以改善密封胶的耐候性，使其在各种气候条 件下保持良好性能。
化妆品
皮肤护理
硅烷偶联剂可以改善护肤品中的营养成分的 渗透性和吸收性，提高皮肤护理效果。
同时，硅烷偶联剂还可以改善建筑涂层的表面 性能，提高涂层的抗沾污性和耐擦洗性，使建 筑外观保持整洁美观。
05
硅烷偶联剂在胶粘剂工业中的 应用
热熔胶
热熔胶是一种在加热后会熔化成液态，在冷却后又能够固化 成粘合剂的胶粘剂。硅烷偶联剂在热熔胶中的应用主要是通 过改善其粘附性能和耐热性能，从而提高热熔胶的粘合力。
彩妆持久性
硅烷偶联剂可以提高化妆品如粉底、口红等 的附着力，使妆容更加持久。
THANK YOU
硅烷偶联剂通过与热熔胶中的聚合物分子结合，形成化学键 ，从而提高粘合力。此外，硅烷偶联剂还可以改善热熔胶的 耐热性能，使其在高温环境下仍能保持良好的粘附性能。
压敏胶
压敏胶是一种可以粘附在各种材料表 面上的粘合剂，其特点是可以在常温 下快速粘合，并且不需要加热或加压 。硅烷偶联剂在压敏胶中的应用主要 是提高其粘附力和耐久性。
橡胶材料
01
硅烷偶联剂在橡胶材料中主要 起到补强、增粘和抗老化等作 用，提高橡胶材料的力学性能 、耐热性、耐油性和耐候性。
02
通过硅烷偶联剂的引入，橡胶 材料可以与多种填料和助剂进 行良好的结合，优化橡胶制品 的性能。
03
硅烷偶联剂在橡胶复合材料中 发挥重要作用，可以提高复合 材料的界面粘结力和整体性能 。
硅烷偶联剂种类硅烷偶联剂的型号及用途.doc
硅烷偶联剂种类硅烷偶联剂的型号及用途硅烷偶联剂的型号，及用途硅烷偶联剂KH-550：化学名称：γ—氨丙基三乙氧基硅烷分子式：H2NCH2CH2CH2Si(OC2H5)3 物化性质及指标：1．外观：无色透明液体 2．含量（%）：≥98.0 3.密度(25°C g/cm3)：0.938~0.942 4.折光率（nD25）：1.419~1.421 5.沸点(°C)：217用途：本分子中含有两种不同的活性基因氨基和乙氧基，用来偶联有机高分子和无机填料，增强其粘结性，提高产品的机械、电气、耐水、抗老化等性能。
常用于玻纤、铸造、纺织物助剂、绝缘材料、粘胶剂等行业。
适用于本偶联剂的树脂主要有环氧、酚醛、三聚氰胺、尼龙、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚亚酰胺、EVA、PBT、PPO等。
1．本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、碳酸酯等热塑性和热固性树脂，能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。
2．本品是优异的粘结促进剂，可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料，可改善颜料的分散性，并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性，也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。
3．用于氨基硅油及其乳液的合成。
硅烷偶联剂KH-560：化学名称：γ—（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷分子式：物化性质及指标：本品易溶于多种溶剂，水解后释放甲醇，固化后形成不溶的聚硅氧烷。
1.外观：无色透明液体 2.含量（%）≥98.0 ；3.密度(25°C g/cm3)1.065~1.072；4. 折光率（nD25）：1.4265~1.4275；5. 沸点(°C)：290用途：1．主要用于改善有机材料和无机材料表面的粘接性能，提高无机填料底材和树脂的粘合力，从而提高复合材料的机械强度，电气性能并且在湿态下有较高的保持率。
硅烷偶联剂的种类与结构对二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响
硅烷偶联剂的种类与结构对二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响一、本文概述本文旨在探讨硅烷偶联剂的种类与结构对二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响。
硅烷偶联剂作为一种重要的表面处理剂，广泛应用于二氧化硅的改性，以提高其与其他材料的相容性和性能。
本文将系统介绍硅烷偶联剂的种类和结构特点，分析其与二氧化硅表面的相互作用机制，以及如何通过调整硅烷偶联剂的类型和结构来优化二氧化硅表面的聚合物接枝改性效果。
本文将首先概述硅烷偶联剂的基本分类，包括单官能团硅烷、双官能团硅烷和多官能团硅烷等。
随后，将详细讨论这些硅烷偶联剂的结构特点，如官能团的种类、数量和排列方式等。
在此基础上，本文将深入探讨硅烷偶联剂与二氧化硅表面之间的化学反应和物理吸附过程，揭示其对接枝改性的影响机制。
通过本文的研究，期望能够为二氧化硅的表面改性提供理论支持和实践指导，为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
本文也期望能够为硅烷偶联剂的设计和优化提供新的思路和方法，推动其在材料科学和工业领域的应用发展。
二、硅烷偶联剂的种类与结构硅烷偶联剂是一类特殊的有机硅化合物，其分子结构中同时含有能够与无机材料（如二氧化硅）反应的硅烷基团和能够与有机聚合物反应的有机官能团。
因此，硅烷偶联剂能够在无机材料和有机聚合物之间建立起化学键合，从而改善两者之间的相容性和界面性能。
硅烷偶联剂的种类繁多，结构各异，其种类与结构对二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响至关重要。
根据硅烷偶联剂分子中有机官能团的不同，可以将其分为氨基硅烷、环氧硅烷、乙烯基硅烷、巯基硅烷等多种类型。
这些有机官能团能够与聚合物中的相应基团发生反应，如氨基硅烷可以与含有羧基或酸酐的聚合物发生酰胺化反应，环氧硅烷可以与含有羟基或氨基的聚合物发生开环反应等。
因此，不同类型的硅烷偶联剂适用于不同的聚合物体系。
硅烷偶联剂分子中的硅烷基团也是影响其性能的关键因素。
硅烷基团的数量、位置以及硅原子上的取代基等都会影响其与二氧化硅表面的反应活性。
硅烷偶联剂成分分析、配方开发技术及作用机理
硅烷偶联剂成分分析、配方开发技术及作用机理导读：本文详细介绍了硅烷偶联剂的研究背景，理论基础，参考配方等，如需更详细资料，可咨询我们的技术工程师。
禾川化学引进国外配方破译技术，专业从事硅烷偶联剂成分分析、配方还原、配方开发，为偶联剂相关企业提供整套技术解决方案一站式服务;一、背景硅烷偶联剂是一种具有特殊结构的有机硅化合物。
通过硅烷偶联剂可使两种性能差异很大的材料界面偶联起来,以提高复合材料的性能和增加粘接强度, 从而获得性能优异、可靠的新型复合材料。
硅烷偶联剂广泛用于橡胶、塑料、填充复合材料、环氧封装材料、弹性体、涂料、粘合剂和密封剂等。
使用硅烷偶联剂可以极大地改进上述材料的机械性能、电气性能、耐候性、耐水性、难燃性、粘接性、分散性、成型性以及工艺操作性等等。
近几十年来, 随着复合材料不断的发展，促进了各种偶联剂的研究与开发。
偶联剂和叠氮基硅烷偶联剂改性氨基硅烷,耐热硅烷、过氧基硅烷、阳离子硅烷、重氮和叠氮硅烷以及α-官能团硅烷等一系列新型硅烷偶联剂相继涌现；硅烷偶联剂独特的性能与显著的改性效果使其应用领域不断扩大。
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硅烷类偶联剂结构通式可以写为RSiX3。
其中R为与树脂分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙乙烯酰氧基等基团等；X代表能够水解的基团, 如卤素、烷氧基、酰氧基等;硅烷偶联剂由于在分子中具有这两类化学基团,因此既能与无机物中的羟基反应,又能与有机物中的长分子链相互作用起到偶联的功效,其作用机理大致分以下3 步:1)X基水解为羟基;2)羟基与无机物表面存在的羟基生成氢键或脱水成醚键3)R基与有机物相结合。
硅烷偶联剂的产品分类与用途.pdf
硅烷偶联剂的产品分类与用途.pdf硅烷偶联剂介绍目录1硅烷偶联剂 (1)有机硅烷偶联剂的选择原则 (3)偶联剂用量 (4)硅烷偶联剂作用机理 (5)硅烷偶联剂使用方法 (6)硅烷偶联剂分类与用途 (7)硅烷偶联剂A-151 (7)硅烷偶联剂A-171 (8)硅烷偶联剂A-172 (9)硅烷偶联剂KH-540 (9)硅烷偶联剂KH-550 (10)硅烷偶联剂KH-551 (10)硅烷偶联剂KH-560 (11)硅烷偶联剂KH-570 (12)硅烷偶联剂KH-580 (13)硅烷偶联剂KH-602 (13)硅烷偶联剂KH-791 (14)硅烷偶联剂KH-792 (15)硅烷偶联剂KH-901 (16)硅烷偶联剂KH-902 (16)硅烷偶联剂nd-22 (17)硅烷偶联剂ND-42(南大42) (17)硅烷偶联剂ND-43 (17)硅烷偶联剂SI-69 (18)苯基三甲氧基硅烷 (18)苯基三乙氧基硅烷 (19)甲基三乙氧基硅烷 (20)钛酸酯偶联剂 (20)钛酸酯偶联剂101(钛酸酯TTS) (20)钛酸酯偶联剂102 (21)钛酸酯偶联剂105 (21)有机硅烷偶联剂的选择原则有机硅烷偶联剂的选择一般凭借对有机硅烷偶联剂侧试数据进行经脸总结，准确.地预测有机硅烷偶联剂是非常困难的。
使用有机硅烷偶联剂后增大的键强度是一系列复杂因素的综合，如浸润、表面能、边界层的吸附、极性吸附，酸碱相互作用等.预选有机硅烷偶联剂可遵循以下规津:不饱和聚醋可选用乙烯纂、环氧基及甲基丙烯陈氧基型有机硅烷偶联剂;环氧树脂宜选用环氧基或氨基型有机硅烷偶联剂;酚醛树脂宜选用氨基或服基型有机硅烷偶联剂;烯烃聚合物宜选用乙烯基型右机硅烷偶联剂;硫磺硫化的橡胶宜选用疏基型有机硅烷偶联剂等，一、选用硅烷偶联剂的一般原则已知，硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X，而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-Y。
因此，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重要。
硅烷偶联剂的研究与应用
硅烷偶联剂的研究与应用硅烷偶联剂最早是于 20 世纪 40 年代由美国联合碳化合物公司和道康宁公司首先开发的, 最初把它作为玻璃纤维的表面处理剂而用在玻璃纤维增强塑料中。
随后, 由于硅烷偶联剂独特的性能和显著的改性效果,以及新产品的不断问世,使其应用领域日益扩大。
继而在橡胶、塑料、填充复合材料、环氧封装材料、弹性体、涂料、粘合剂和密封剂等方面获得了广泛地应用。
使用硅烷偶联剂可以极大地改进上述材料的机械性能、电气性能、耐候性、耐水性、难燃性、粘接性、分散性、成型性以及工艺操作性等等。
事实上 ,硅烷偶联剂已成为材料工业必不可少的助剂之一。
迄今为止 ,国内外文献报道的已知结构的有机硅烷偶联剂已有 100 多种, 目前常用的硅烷偶联剂品种(国外牌号)及其化学结构式列于下表。
硅烷偶联剂的结构及作用机理硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物, 其通式为RSiX3 ,式中R 代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙乙烯酰氧基等基团,这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力,X 代表能够水解的基团, 如卤素、烷氧基、酰氧基等。
因此,硅烷偶联剂既能与无机物中的羟基又能与有机聚合物中的长分子链相互作用, 使两种不同性质的材料偶联起来 ,从而改善生物材料的各种性能。
硅烷偶联剂在两种不同性质材料之间的界面作用机理已有多种解释, 如化学键理论、可逆平衡理论和物理吸附理论等。
但是,界面现象非常复杂 ,单一的理论往往难以充分说明。
通常情况下 , 化学键合理论能够较好地解释硅烷偶联剂同无机材料之间地作用。
根据这一理论, 硅烷偶联剂在不同材料界面的偶联过程是一个复杂的液固表面物理化学过程。
首先 ,硅烷偶联剂的粘度及表面张力低 , 润湿能力较高 ,对玻璃、陶瓷及金属表面的接触角小 , 可在其表面迅速铺展开 ,使无机材料表面被硅烷偶联剂润湿 ;其次 , 一旦硅烷偶联剂在其表面铺展开 , 材料表面被浸润,硅烷偶联剂分子上的两种基团便分别向极性相近的表面扩散 , 由于大气中的材料表面总吸附着薄薄的水层 , 一端的烷氧基便水解成硅羟基,取向于无机材料表面, 同时与材料表面的羟基发生水解缩聚反应 ;有机基团则取向于有机材料表面 , 在交联固化中 ,二者发生化学反应 ,从而完成了异种材料间的偶联过程。
硅烷偶联剂种类【硅烷偶联剂的型号及用途】
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1、外观：无色透明液体2、含量≥ ；3、密度~；4、折光率：~；5、沸点：290用途：1、主要用于改善有机材料和无机材料表面的粘接性能，提高无机填料底材和树脂的粘合力，从而提高复合材料的机械强度，电气性能并且在湿态下有较高的保持率。
2、改善双组份环氧密封剂的粘合力，改善丙烯酸胶乳、密封剂、聚氨酯、环氧涂料的粘合力，免除了对多硫化物和聚氨酯密封胶和嵌缝化合物中独立底漆的要求。
3、此产品适用于填充石英的环氧密封剂，预混配方，填充砂粒的环氧混凝土修补材料或涂料以及填充金属的环氧模具材料。
4、作为无机填料表面处理剂，广泛应用于陶土、滑石粉、硅灰石、硅石白炭黑、石英、铝粉、铁粉。
5、改善用玻璃纤维粗纱增强的硬复合材料的强度性能，在调温期后，把强度性能保持在最大程度。
6、增强基于环氧树脂电子密封剂和封装材料及印刷电路板的电性能，增强许多无机物填充的尼龙、聚丁烯对苯二酸酯在内的复合材料的电学性能。
7、适用于支柱式合成绝缘子。
硅烷偶联剂KH-570：化学名称：γ巯丙基三甲氧基硅烷分子式：HSCH2CH2CH2Si3 物化性质及指标：1、外观：淡黄色透明液体；2、含量：≥96；3、密度：~；4、折光率：~；5、沸点：219 用途：常用于处理SiO2、炭黑等无机填料，在橡胶、硅橡胶等聚合物中起活化剂、偶联剂、交联剂、补强剂的作用。
硅烷偶联剂KH-602：化学名称：N--γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷分子式：物化性质及指标：1、外观：无色透明液体；2、含量：≥；3、密度：~；4、折光率：~；5、沸点：234 用途：1、本品为双氨基官能团硅烷，在水性体系中具有良好的稳定性，广泛用于纺织印染、化妆品行业，使织物具有良好的柔软、滑爽等整理效果。
硅烷偶联剂及其应用技术
根据聚合物的不同性质, Q 应与聚合物分子有较强的亲和力或反应能力, 如甲基、
乙烯基、氨基、环氧基、巯基、丙烯酰氧丙基等。典型的 X 基团有烷氧基、芳氧基、 酰基、氯基等，但最常用的则是甲氧基和乙氧基。
R R R O OH Si O H HH O O Si O HH O Si O H O O H H O H H H OH R Si O R Si O R R R O R Si OH O O H H OH R Si O R Si O R Si OH O H O O O H O Si OH O R R O H O O Si OH Si R O Si O O H O O Si O H OH Si O Si O O H Si R R R OH OH Si O OH O O O H H O H H O H H O Si Si R O R O HH O O HH O O R H O Si OH O H O H O OH Si O Si O Si OH R R R OH
SCA水解程度的检测
电导率测定法
电导率测定法设备简单、操作方便。因SCA与去离子水的电导率很低， 而水解产物硅醇和醇的电导率较高，即使溶剂中采用了醇，因其在反应前 后量不变而对体系在水解过程中电导率会逐渐增大，一定时间后反应达到 平衡，相应电导率值也稳定在某一值，这表明水解已达平衡，测试硅醇含 量为该水解条件下的最大值。
在SCA的水解过程中同时存在水解和缩合2个反应，这2个反应处于竞争 状态，为了保证体系中硅醇的含量尽可能大，应控制缩合反应的发生。 调整水溶液pH值在2-4之间，视不同的SCA而异。 加入适量的甲醇或乙醇有利于水溶液稳定。 加入弱酸性阴离子 ( 如醋酸) 有机硅表面活性剂有利于 SCA 分离和水解， 有利于水溶液稳定。多官能团羧酸通常比单官能团羧酸好，含磷酸酯官 能团的有机硅羧酸盐是优良的稳定剂。 控制水溶液浓度也是必要的。
硅烷偶联剂
主讲内容
偶联剂 硅烷偶联剂定义与结构 硅烷偶联剂作用机理 有机硅烷偶联剂的选择原则 硅烷偶联剂的种类及应用 硅烷偶联剂使用方法
偶联剂
一、偶联剂定义 偶联剂（ Coupling agent），又称表面改性劑。在塑料配混中，改善合成树脂 与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂。
161.5 190.3
相对密 度 (25℃)
1.26 0.93
折射率 (25℃)
1.432 1.395
闪点 /℃
21 54
沸点/℃ (101.324×1 03Pa)
19 161
乙烯基三氯硅烷 乙烯基三乙氧基硅烷
乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷
γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷 γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基 硅烷 N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-三甲氧 基硅烷 N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基三甲氧基硅烷 γ-氯丙基-三甲氧基硅烷 γ-巯丙基-三甲氧基硅烷 γ-氨丙基-三甲氧基硅烷
硅烷偶联剂
一、硅烷偶联剂定义与结构
硅烷偶联剂定义
硅烷偶联剂又名硅烷处理剂、底涂剂，是一类在分子中同时含有两种不同化学性质 基团的有机硅化合物,可以和有机与无机材料发生化学键合(偶联)，增加两种材料的 粘接性。
硅烷偶联剂结构
结构通式为YnSiX（4-n）； 1.通式中n为0～3的整数；
2. X为可水基团，遇水溶液、空气中的水分或无机物表面吸附的水分均可引起分解，
下表为聚合物基料与常用硅烷偶联剂的适用性
五、硅烷偶联剂的使用
1. 硅烷偶联剂的用量
硅烷偶联剂用量与偶联剂的品种及填料的比面积有关，假设为单分子 层吸附，可按下式进行计算：
硅烷偶联剂最小包覆面积以硅烷偶联剂的品种不同而异。一般来说，实 际用量要小于用上述公式计算的用量。当不知道无机粉体的比表面积数 据或硅烷偶联剂的最小包覆面积时，可将硅烷偶联剂用量选定为无机粉 体质量的0.10%～1.5%。
硅烷偶联剂及其应用技术
• SCA在聚合物化学结构改性中的应用
随着聚合物通过接枝、嵌段或大分子单体改性的深入研究,高性能或综 合性能优越的高分子不断涌现,有机硅改性聚合物或有机物改性有机聚硅氧 烷的研发,以及不同化学结构的聚合物的复合制备高分子合金或聚合物/金属 复合材料的制造,SCA作为这些材料交联、扩链、接枝的单体或增黏、增强 助剂的助剂越来越普遍,今后在这些领域的用途还将继续扩大,
SCA的水解反应为离解的化学平衡体系,其水解平衡反应式如下：
酸和碱是以上反应的催化剂,在中性介质中,SCA水解速率较慢,一般来说, 酸催化水解比较容易实现,
SCA中有机基团的种类和硅酸酯基团的种类和数目越多,其SCA的水解稳 定性越大,即生成的硅醇也就越稳定,因此,提高SCA的稳定性对分散纳米粒子 具有重要意义,
根据聚合物的不同性质, Q 应与聚合物分子有较强的亲和力或反应能力, 如甲基、 乙烯基、氨基、环氧基、巯基、丙烯酰氧丙基等,典型的 X 基团有烷氧基、芳氧基、 酰基、氯基等,但最常用的则是甲氧基和乙氧基,
SiC
HO OH OH
R
R
R
HO
OH HO Si O Si O Si OH
H2O HO
SiC
OH
• SCA金属表面处理中的应用
由于SCA在水解后能形成三烃基的硅醇,醇羟基之间可以互相反应生成 一层交联的致密网状疏水膜,由于这种膜表面有能够和树脂起反应的有机 官能团,因此对漆膜的附着力会大大提高,抗腐蚀、耐摩擦、抗冲击能力也 随之提高,同时,由于SCA膜本身具有疏水性,从而具有一定的防腐效果,且与 膜的致密程度成正比,
浑浊程度观测法
在装有SCA溶液的烧杯下面放入一印有清晰字体的纸片,随着SCA水解 时间延长,隔一段时间定期观察一次,当不能读出纸片上的字体时,此时表明 SCA水解溶液变浑浊,记录此时的水解时间,
硅烷偶联剂的型号及用途
硅烷偶联剂的型号，及用途硅烷偶联剂KH-550：化学名称：γ—氨丙基三乙氧基硅烷分子式：H2NCH2CH2CH2Si(OC2H5)3 物化性质及指标：1．外观：无色透明液体2．含量（%）：≥98.0 3.密度(25°C g/cm3)：0.938~0.942 4.折光率（nD25）：1.419~1.421 5.沸点(°C)：217用途：本分子中含有两种不同的活性基因氨基和乙氧基，用来偶联有机高分子和无机填料，增强其粘结性，提高产品的机械、电气、耐水、抗老化等性能。
常用于玻纤、铸造、纺织物助剂、绝缘材料、粘胶剂等行业。
适用于本偶联剂的树脂主要有环氧、酚醛、三聚氰胺、尼龙、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚亚酰胺、EVA、PBT、PPO等。
1．本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、碳酸酯等热塑性和热固性树脂，能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。
2．本品是优异的粘结促进剂，可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料，可改善颜料的分散性，并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性，也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。
3．用于氨基硅油及其乳液的合成。
硅烷偶联剂KH-560：化学名称：γ—（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷分子式：物化性质及指标：本品易溶于多种溶剂，水解后释放甲醇，固化后形成不溶的聚硅氧烷。
1.外观：无色透明液体 2.含量（%）≥98.0 ；3.密度(25°C g/cm3)1.065~1.072；4. 折光率（nD25）：1.4265~1.4275；5. 沸点(°C)：290用途：1．主要用于改善有机材料和无机材料表面的粘接性能，提高无机填料底材和树脂的粘合力，从而提高复合材料的机械强度，电气性能并且在湿态下有较高的保持率。
2．改善双组份环氧密封剂的粘合力，改善丙烯酸胶乳、密封剂、聚氨酯、环氧涂料的粘合力，免除了对多硫化物和聚氨酯密封胶和嵌缝化合物中独立底漆的要求。
硅烷偶联剂及其应用
化合物
MeSi(OMe)3 ViSi(OMe)3 EtSi(OMe)3 正-BuSi(OMe)3 正-己基Si(OMe)3 PhSi(OMe)3
水的最高稀释量
水（ml）
时间
－
10s
－
45s
－
2min
－
12min
－
25min(轻度混浊)
－
7min
CH3C6H4Si(OMe)3
－
ClCH2C6H4Si(OMe)3
基材
硼硅酸玻璃 不锈钢 钠-钙玻璃 二氧化硅 二氧化硅 钠-钙玻璃 钠-钙玻璃 钠-钙玻璃 钠-钙玻璃 钠-钙玻璃 钠-钙玻璃
γc
14 14 22.5 26~33 30 25 28 33.5 34 35 39.5
O－CH2－CH－CH2O(CH2)3Si(OCH3)3 C6H5Si(OCH3)3 Cl(CH2)3Si(OCH3)3
非硅烷偶联剂
铬络合物：Volan（Du Pont） 原硅酸酯：原硅酸烯丙酯 其它原酸酯：磷酸氨苄酯、双十六烷基硼酸异丙
酯、辛基三异丙氧基锡、 钛酸酯：系列含取代基的钛酸酯 其它含有机官能团的化合物
硅烷偶联剂
Silane Coupling Agents
（ SCA ）
硅烷偶联剂
1.硅烷偶联剂概述 1.1硅烷偶联剂化学结构与性质讨论 1.2硅烷偶联剂作用原理 1.3硅烷偶联剂的选择及使用方法 2.硅烷偶联剂品种及其合成 2.1硅烷偶联剂品种及分类 2.2硅烷偶联剂的合成 2.3有关硅烷偶联剂的专利 3.硅烷偶联剂的应用 3.1硅烷偶联剂的功能 3.2常用硅烷偶联剂在各个领域的应用 4.硅烷偶联剂新应用专题 5.硅烷偶联剂与其它偶联剂的比较
偶联剂结构
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硅烷偶联剂介绍目录1硅烷偶联剂 (1)有机硅烷偶联剂的选择原则 (3)偶联剂用量 (4)硅烷偶联剂作用机理 (5)硅烷偶联剂使用方法 (6)硅烷偶联剂分类与用途 (7)硅烷偶联剂A-151 (7)硅烷偶联剂A-171 (8)硅烷偶联剂A-172 (9)硅烷偶联剂KH-540 (9)硅烷偶联剂KH-550 (10)硅烷偶联剂KH-551 (10)硅烷偶联剂KH-560 (11)硅烷偶联剂KH-570 (12)硅烷偶联剂KH-580 (13)硅烷偶联剂KH-602 (13)硅烷偶联剂KH-791 (14)硅烷偶联剂KH-792 (15)硅烷偶联剂KH-901 (16)硅烷偶联剂KH-902 (16)硅烷偶联剂nd-22 (17)硅烷偶联剂ND-42(南大42) (17)硅烷偶联剂ND-43 (17)硅烷偶联剂SI-69 (18)苯基三甲氧基硅烷 (18)苯基三乙氧基硅烷 (19)甲基三乙氧基硅烷 (20)钛酸酯偶联剂 (20)钛酸酯偶联剂101(钛酸酯TTS) (20)钛酸酯偶联剂102 (21)钛酸酯偶联剂105 (21)有机硅烷偶联剂的选择原则有机硅烷偶联剂的选择一般凭借对有机硅烷偶联剂侧试数据进行经脸总结，准确.地预测有机硅烷偶联剂是非常困难的。
使用有机硅烷偶联剂后增大的键强度是一系列复杂因素的综合，如浸润、表面能、边界层的吸附、极性吸附，酸碱相互作用等.预选有机硅烷偶联剂可遵循以下规津:不饱和聚醋可选用乙烯纂、环氧基及甲基丙烯陈氧基型有机硅烷偶联剂;环氧树脂宜选用环氧基或氨基型有机硅烷偶联剂;酚醛树脂宜选用氨基或服基型有机硅烷偶联剂;烯烃聚合物宜选用乙烯基型右机硅烷偶联剂;硫磺硫化的橡胶宜选用疏基型有机硅烷偶联剂等，一、选用硅烷偶联剂的一般原则已知，硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X，而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-Y。
因此，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重要。
选择的方法主要通过试验，预选并应在既有经验或规律的基础上进行。
例如，在一般情况下，不饱和聚酯多选用含CH2=CMeCOOVi及CH2-CHOCH2O的硅烷偶联剂：环氧树脂多选用含CH2CHCH2O及H2N硅烷偶联剂：酚醛树脂多选用含H2N及H2NCONH硅烷偶联剂：聚烯烃多选用乙烯基硅烷：使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。
由于异种材料间的黏接强度受到一系列因素的影响，诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。
因而，光靠试验预选有时还不够精确，还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。
为了提高水解稳定性及降低改性成本，硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用；对于难黏材料，还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。
硅烷偶联剂用作增黏剂时，主要是通过与聚合物生成化学键、氢键；润湿及表面能效应：改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。
增黏主要围绕3种体系：即（1）无机材料对有机材料；（2）无机材料对无机材料；（3）有机材料对有机材料。
对于第一种黏接，通常要求将无机材料黏接到聚合物上，故需优先考虑硅烷偶联剂中Y与聚合物所含官能团的反应活性：后两种属于同类型材料间的黏接，故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。
硅烷偶联剂牌号偶联剂应用领域偶联剂作用KH-540 KH-550胶黏剂行业●提高粘接力及粘接寿命●在潮湿和干燥的条件下仍具有良好的粘结效果●更佳的耐溶剂性、提高储存寿命KH-560 KH-570 KH-792 Si-602 Si-563KH-540 KH-550涂料行业●有机聚合物和无机表面之间的附着力促进剂●粘合体系的交联剂和固化剂，共聚单体●填料和颜料的分散剂●在抗刮和抗腐蚀涂料中充当粘结组分及涂层KH-560 KH-570 KH-792 Si-602 Si-563 A-151A-171 A-172 KH-540 KH-550玻纤行业●无机材料与高分子基材之间的粘合促进剂●提高复合材料的机械性能和电性能●改善玻纤的集束性、保护性和加工性能KH-560 KH-570 KH-792 Si-602 Si-563 A-151 A-171 A-172 KH-540 KH-550橡胶●橡胶与填料之间的粘合促进●特种橡胶的耐磨剂●橡胶加工的改性剂KH-560 KH-570 KH-792 Si-602 A-151 A-171 A-172 KH-590KH-570 A-151电缆行业●提高聚乙烯的热稳定性，及高温时的强度●氢氧化铝/氢氧化镁填充的橡胶中，具有和好的湿电气性能●优异的耐化学稳定性，显著提高产品的电性能A-171 A-172KH-540 KH-550铸造行业●酚醛树脂和呋喃树脂是铸造工业重要的合成树脂粘合剂，硅烷偶联剂可以对这些树脂进行改性以获得高强度的树脂材料●提高铸造型树脂的机械强度和加工性能Si-602KH-540 Si-602纺织行业●改善纺织产品的手感柔软性改进剂●提高染料与织物的粘结力、耐久力●提高织物防水、防油、防污的能力Si-780 KH-590KH-540 KH-792塑料行业●高分子聚合物与填料之间的附着力促进剂●硅烷交联聚乙烯的交联剂●填料的润湿分散剂和偶联剂●塑料的物理、化学性能提高剂●加工改性剂Si-602 A-151 A-172KH-540 KH-550填料行业●改善树脂和填料的相容性●改善填料的分散性●控制体系的流变性●改善机械强度和电气性能●减小膨胀性和水蒸汽的穿透率●使填料与树脂之间形成高补强性能KH-560 KH-570 A-151 A-171 A-172 Si-563 KH-590KH-590 表面处理行业（磷化处理）●提高漆膜抗腐蚀、抗摩擦、抗冲击的能力●避免磷化处理出现的环境污染●具有比磷化处理更优越的漆膜附着力偶联剂用量有机硅烷偶联剂的用量有机硅烷偶联剂的用量与有机硅烷偶联剂的种类和填料比表面积有关，有机硅烷偶联剂的用量可以通过下式来计算G=(M×A)/B式中:G---有机硅烷偶联剂的用量(g)附一填料用量(g)A一填料比表面积(m':'g)B- 1机硅偶联剂最小包覆面积(mz/g)有机硅烷偶联剂最小包徽面积是从溶液中沉淀出Ig有机硅烷偶联剂所复盖的墓材即填料，不同的有机硅烷偶联剂其最小包覆面积不同，详见表1.如果有机硅烷偶联剂的最小包税面积和填料的比表面积不清楚，就先以l%重量的填料量的有机值烷偶联剂处理基材即填料，然后再改变浓度，以实验方法求取适合的用量.有机砖烷偶联剂的用量一般为处理基材即填料重量的0.1 -2%.7.1有机硅烷偶联剂的使用方法有机硅烷偶联剂的使用方法有如下三种:(1)表面打底法:用含有机硅烷偶联剂的溶液涂复无机填料表面，如玻璃、塑料或金属表面打底都属于此类。
(2)把有机硅烷偶联剂棍人液体聚合物及缤料中，即所谓整体掺和法。
(3)棍合法，即上述两种方法的综合.即所谓整理法。
它是用含有机硅烷偶联剂及往往功种以上不同助剂的专门水溶液来进行表面处理。
这种整理可以在玻璃纤维制造后直接进行预处理.7.2有机硅烷偶联剂的应用用有机硅烷偶联剂处理无机填料使之改性，具体操作如下:取无机填料重量的0.5.1.0%的有机硅烷偶联剂，用2-5倍盘的醇水溶液(水r醇=1/9)棍合分散把要处理的给定量的无机填料加人混合机开动搅拌，在室a下数分钟内将配制好的有机硅烷偶联剂醇水溶液加人棍合机内.继续搅拌5 -10mm，使之充分混合。
将混合机的温度按一定速率升至100 -150℃.再棍合搅拌30 ---60mh 1 .然后降至室沮供选用.硅烷偶联剂作用机理硅烷偶联剂的作用和效果以被人们认识和肯定，但界面上极少量的偶联剂为什么会对复合材料的性能产生如此显著的影响，现在还没有一套完整的偶联机理来解释。
偶联剂在两种不同性质材料之间界面上的作用机理已有不少研究，并提出了化学键合和物理吸着等解释。
其中化学键合理论是最古老却又是迄今为止被认为是比较成功的一种理论。
1. 化学结合理论该理论认为偶联剂含有一种化学官能团，能与玻璃纤维表面的硅醇基团或其他无机填料表面的分子作用形成共价键；此外，偶联剂还含有一种别的不同的官能团与聚合分子键合，以获得良好的界面结合，偶联剂就起着在无机相与有机相之间相互连接的桥梁似的作用。
下面以硅烷偶联剂为例说明化学键理论。
例如氨丙基三乙氧基硅烷，当用它首先处理无机填料时（如玻璃纤维等），硅烷首先水解变成硅醇，接着硅醇基与无机填料表面发生脱水反应，进行化学键连接，反应式如下：硅烷中的基团水解——水解后羟基与无机填料反应——经偶联剂处理的无机料填进行填充制备复合材料时，偶联剂中的Y基团将与有机高聚物相互作用，最终搭起无机填料与有机物之间的桥梁。
硅烷偶联剂的品种很多，通式中Y基团的不同，偶联剂所适合的聚合物种类也不同，这是因为基团Y对聚合物的反应有选择性，例如含有乙烯基和甲基丙烯酰氧基的硅烷偶联剂，对不饱和聚酯树脂和丙烯酸树脂特别有效。
其原因是偶联剂中的不饱和双键和树脂中的不饱和双键在引发剂和促进剂的作用下发生了化学反应的结果。
但含有这两种基团的偶联剂用于环氧树脂和酚醛树脂时则效果不明显，因为偶联剂中的双键不参与环氧树脂和酚醛树脂的固化反应。
但环氧基团的硅烷偶联剂则对环氧树脂特别有效，又因环氧基可与不饱和聚酯中的羟基反应，所以含环氧基硅烷对不饱和聚酯也适用；而含胺基的硅烷偶联剂则对环氧、酚醛、三聚氰胺、聚氨酯等树脂有效。
含-SH的硅烷偶联剂则是橡胶工业应用广泛的品种。
通过以上两反应，硅烷偶联剂通过化学键结合改善了复合材料中高聚物和无机填料之间的粘接性，使其性能大大改善，那么偶联剂的处理效果如何？可通过理论粘结力的推算进行表征。
根据界面化学的粘接理论，胶粘剂与被粘物之间单位面积的次价键粘接力主要考虑色散力。
2、浸润效应和表面能理论1963年，ZISMAN在回顾与粘合有关的表面化学和表面能的已知方面的内容时，曾得出结论，在复合材料的制造中，液态树脂对被粘物的良好浸润是头等重要的，如果能获的完全的浸润，那么树脂对高能表面的物理吸附将提供高于有机树脂的内聚强度的粘接强度。
3、可变形层理论为了缓和复合材料冷却时由于树脂和填料之间热收缩率的不同而产生的界面应力，就希望与处理过的无机物邻接的树脂界面是一个柔曲性的可变形相，这样复合材料的韧性最大。
偶联剂处理过的无机物表面可能会择优吸收树脂中的某一配合剂，相间区域的不均衡固化，可能导致一个比偶联剂在聚合物与填料之间的多分子层厚得多的挠性树脂层。
这一层就被称之为可变形层，该层能松弛界面应力，阻止界面裂缝的扩展，因而改善了界面的结合强度，提高了复合材料的机械性能。
4、约束层理论与可变形层理论相对，约束层理论认为在无机填料区域内的树脂应具有某种介于无机填料和基质树脂之间的模量，而偶联剂的功能就在于将聚合物结构“紧束”在相间区域内。