硅烷偶联剂的反应及选型方法

硅烷偶联剂是一类既能和有机材料又能和无机材料反应的有机硅化合物。其反应通式如下：

其中，R表示可与有机材料结合不可水解的有机官能团，比如乙烯基、环氧基、氨基等。

X表示可在水中或潮湿环境中水解的官能团，典型的X基团包括烷氧基、酰氧基、卤素、胺等。

硅烷偶联剂具有独特的化学和物理性能，能够提高有机和无机材料界面的粘接性、提高结合强度、改善材料的耐潮湿性、黏度、光滑表面度等性能。因此，在材料的生产中具有广泛应用，比如印刷电路板用的层压板、人造大理石、塑料磁体和二氧化硅固定化生物活性物质等。

与无机材料反应

硅烷偶联剂的无机反应基团，能与大多数无机基质上的金属羟基结合，特别是当亚层结构中含有硅、铝或重金属时。硅烷偶联剂上烷氧基水解成硅烷醇，硅烷醇与无机表面的金属羟基配合，形成氧烷键，消除水。同时，硅烷分子也可相互反应，在表面形成结合的硅烷偶联剂的多分子结构。通常在表面形成一层以上的硅烷，使无机表面的硅氧烷网络变得更致密。

与有机聚合物材料反应

与有机聚合物材料的反应是比较复杂的。首先，硅烷偶联剂必须与有机聚合物反应相匹配。比如：环氧硅烷或氨基硅烷能与环氧树脂结合；氨基硅烷能与酚醛树脂结合；甲基丙烯酸硅烷通过与苯乙烯交联可与不饱和聚酯树脂结合。

此外，匹配有机聚合物-硅烷偶联剂的化学性质，可以优化复合材料（有机聚合物-硅烷偶联剂）的网络结构，也有助于提高复合材料的性能。即使对于反应性起重要作用的热固性聚合物，化学结构的匹配也会提高复合材料的物理性能。

硅烷偶联剂的选型

一般连有3个水解基团的硅烷偶联剂，都能很好地一致地与无机材料反应。硅烷偶联剂上的有机官能基团与目标树脂聚合物类型反应的匹配程度，以及硅烷偶联剂上有机基团的反应活性、化学性质（疏水或亲水性等）、热稳定性、溶解度等，决定了在该条件下使用哪种硅烷偶联剂。

常用硅烷偶联剂种类

➢烷基硅烷

➢丙烯基硅烷

➢烯基硅烷

➢环氧基硅烷

➢芳基硅烷

➢氟烷基硅烷

➢氯烷基硅烷

➢溴烷基/碘烷基硅烷

➢氨基硅烷

➢重氮/叠氮硅烷

➢氰基硅烷

➢异氰基硅烷

➢巯基硅烷

➢酸酐硅烷

➢双峰硅烷