硅烷偶联剂

在连接过程中，为了胶粘剂和被粘物表面之间获得一坚固的粘接界面层，常利用含有反应活性基团的偶联剂与被粘物固体表面形成化学键来实现。

由偶联剂的化学组成的结构看，偶联剂是这样的一类化合物，它们的分子两端通常含有性质不同的基团；一端的基团与被粘物（如玻璃纤维、磨料等）表面发生化学作用或物理作用，另一端的基团则能和粘合剂（如合成树脂）发生化学作用或物理作用，从而使被粘物和粘合剂能很好地偶联起来，获得了良好的粘结，改善了多方面的性能，并有效地抵抗了水的侵蚀。

按化学组成偶联剂主要可分为有规格和有机硅两大类，此外还有钛酸酯等。

有机硅烷是一类品种很多，效果也很显著的表面处理剂，其一般结构通式为：

R n SiX4－n

式中：R——有机基团，是可与合成树脂作用形成化学键的活性基团。

X——易于水解的基团，水解后能与玻璃表面作用。

n——1、2或3，绝大多数硅烷处理剂n＝1。

1、X基团与玻璃表面的机理

乙烯基三乙氧基硅烷水解后生成硅烷三醇的中间产物。硅烷三醇的三个活性基中，一个与玻璃表面的羟基作用，脱去一分子水而形成强的硅—氧—硅键（Si —O—Si）。余下的两个活性基也同时进行分子间脱水反应，在玻璃表面形成一种聚合物薄膜层，这样，硅烷偶联剂通过化学键与玻璃表面牢固结合，在玻璃表面上生成Si—R中的R基团向外的有机硅单分子层、多分子层，还有以物理吸附引起的沉积层。

通过同位素和电子显微镜的表征研究证明：硅烷偶联剂与玻璃纤维表面以化学反应形成了牢固的共价键，同时它在玻璃纤维表面上不是孤立的各斑点，而是铺展成为连续的薄膜面。因此改变了玻璃纤维表面原来的性质，使之具有憎水性和亲有机粘结剂的性质。

2、R基团与树脂基体的作用机理

硅烷偶联剂的种类很多，随着R基团的不同，可与之反应的树脂基体的活性基团也不同，以R基团为乙烯基一CH＝CH2与不饱和聚酯树脂中的不饱和双键的反应为例：

含乙烯基和甲基丙烯酰基的硅烷处理剂，对不饱和聚酯树脂和丙烯酸树脂等特别有效，其原因是，偶联剂中的不饱和双键和树脂中的不饱和双键，在引发剂和促进剂作用下很容易发生化学反应。

当树脂基体为环氧树脂时，则所选用的偶联剂的R基团应具有能与环氧树脂及其固化剂起化学反应的的活性官能团，但含有环氧基团的偶联剂，因它可与不饱和聚酯树脂中的羟基反应，又可与不饱和双键起加成反应，所以含环氧基的硅烷偶联剂对不饱和聚酯树脂也适用。含有胺基的硅烷偶联剂适用于环氧、酚醛、聚氨酯、三聚氰胺树脂，但对不饱和聚酯树脂的固化有阻聚作用，故不适用。

硅烷偶联剂与树脂基体的化学反应进行的同时，树脂基体本身也在起化学反应，若偶联剂与树脂基体的反应速度过慢，或树脂本身反应速度很快，则偶联剂与树脂基体间反应几率就小。所以，偶联剂的效果就与树脂基体反应速度有关，而偶联剂与树脂的反应速度同偶联剂中活性基团的活性大小有关，活性越大。与树指基体反应的几率就越大，处理的效果就越好。例如硅烷偶联剂中，含甲基丙烯酰基的活性大于乙烯基的活性，故其处理效果比较好。上述偶联剂的处理效果是仅从化学反应的角度来讨论，实际上还兼有浸润吸附等物理作用，是两者综合的结果。