硅烷偶聯(lián)劑

是一類分子中同時含有兩種不同化學性質(zhì)的有機硅化合物，用以改善聚合物與無機物實際粘接強度。這既可能是指真正粘接力的提高，也可能是指浸潤性、流變性和其它操作性能的改進。偶聯(lián)劑還可能對界面區(qū)域產(chǎn)生改性作用，硅烷偶聯(lián)劑Si-602以增強有機相與無機相的邊界層。

因此，硅烷偶聯(lián)劑廣泛運用于膠黏劑、涂料和油墨、橡膠、鑄造、玻璃纖維、電纜、紡織、塑料、填料、表面處理等行業(yè)。

硅烷偶聯(lián)劑Si-602其經(jīng)典產(chǎn)物可用通式XSiR3表示。

式中，X為非水解基團，包括鏈烯基（主要為Vi）以及末端帶有Cl、NH2等官能團的烴基，即碳官能基；R為可水解基團，包括OMe、OEt等。

X中所帶的官能團容易和有機聚合物中的官能團，如OH、NH2、COOH等反應，從而使硅烷和有機聚合物連接；由此通過硅烷偶聯(lián)劑可將硅微粉體料與有機高分子材料之間產(chǎn)生一種良好的界面結(jié)合，使兩者可緊密的結(jié)合到一起。能團水解時，則Si-R轉(zhuǎn)化成Si-OH，并副生HR，如MeOH、EtOH等。而Si-OH既可與其他分子中的Si-OH或被處理基材表面的Si-OH發(fā)生縮合脫水反應形成Si-O-Si鍵結(jié)合，甚至還可與某些氧化物反應，生成穩(wěn)定的Si-O鍵合，從而使硅烷得以和無機物或金屬連接。

我國主要的三類硅烷偶聯(lián)劑Si-602

一是含硫硅烷，2013年中國含硫硅烷產(chǎn)量約為6.5萬噸（折純），占總產(chǎn)量的46.4%。該類硅烷偶聯(lián)劑Si-602產(chǎn)品主要用于汽車輪胎制造，國內(nèi)產(chǎn)品近年來技術水平不斷提高，已通過世界主要輪胎公司的各類認證，在國外市場開拓方面已經(jīng)不存在技術壁壘，加之國外生產(chǎn)成本較高，因此國內(nèi)產(chǎn)品出口量連續(xù)增長；硅烷處理與傳統(tǒng)的磷化法相比具有以下優(yōu)點：無有害重金屬離子，不含磷，無需加溫且硅烷處理過程不產(chǎn)生沉渣，處理時間短，控制簡便。

二是交聯(lián)劑產(chǎn)品，2013年產(chǎn)量約為3.95萬噸，約占總產(chǎn)量的28.2%。主要產(chǎn)品包括肟基，三乙酰氧基，硅酸酯和三乙氧基等幾大類。我國是世界上較大的有機硅室溫膠消費國，近年來我國有機硅室溫膠產(chǎn)銷增長較快；加之有機硅單體和多晶硅生產(chǎn)迅速增加，為交聯(lián)劑行業(yè)提供了大量廉價原料，湖北新藍天等民營企業(yè)抓住機遇，擴大生產(chǎn)，國內(nèi)硅烷交聯(lián)劑生產(chǎn)規(guī)模因此快速放大，目前也開始大量出口；普通的硅酮密封膠表面不能刷漆上色，只能根據(jù)用戶需求調(diào)配成用戶所需的顏色。

三是其他功能性硅烷產(chǎn)品，2013年我國氨基、環(huán)氧基、乙烯基和酰氧基硅烷及其他功能性硅烷產(chǎn)量合計3.57萬噸，約占總產(chǎn)量的25.2%。國內(nèi)用于金屬表面處理的主要方法是磷化法，由于磷化法高能耗、高污染、高成本，逐步被硅烷表面處理技術取代，硅烷處理技術正在不斷地被研發(fā)、成熟完善和應用。由于國內(nèi)生產(chǎn)技術不斷提高，常規(guī)硅烷產(chǎn)品價格下滑，在實現(xiàn)一體化的基礎上，下大力氣開發(fā)功能性硅烷產(chǎn)品，使得我國硅烷品種進一步豐富，產(chǎn)量連續(xù)提高。

現(xiàn)階段我國實際可生產(chǎn)的硅烷約有300種，硅烷偶聯(lián)劑Si-602根據(jù)官能團不同，主要分為含硫、交聯(lián)劑、氨基、環(huán)氧基、乙烯基、酰氧基等大類，其余如飽和烷烴、α硅烷以及硅烷二次加工產(chǎn)品也有很多種類，但產(chǎn)量均不大。2013年中國硅烷產(chǎn)品品種結(jié)構（按產(chǎn)量）。

硅烷偶聯(lián)劑Si-602與硅微粉的作用機理

硅烷偶聯(lián)劑比較成熟的作用機理是化學鍵結(jié)合理論：硅烷偶聯(lián)劑中含有兩類不同的化學官能團，硅烷偶聯(lián)劑Si-602它的一端能與無機材料OH反應，形成氫鍵，并在一定的條件下縮合、脫水和固化，形成共價鍵；另一端又能與有機高分材料結(jié)合，從而使有機高分子材料-硅烷偶聯(lián)劑-無機材料之間產(chǎn)生一種良好的界面結(jié)合，將兩種性質(zhì)差異較大的材料牢固的結(jié)合在一起。硅烷作用的機理和功能當有機材料和無機材料共混時，有機硅在兩種材料表面顯示出親和力。

硅烷偶聯(lián)劑Si-602該反應過程分為四步：

步是硅烷偶聯(lián)劑中與Si相連的3個水解基團與水反應，生成硅醇；

第2步是硅醇之間脫水，縮合成Si-OH的低聚硅氧烷；

第3步是低聚硅氧烷的Si-OH與硅微粉表面上的OH反應，形成氫鍵；

第4步是在加熱的過程中產(chǎn)生縮合、脫水及固化反應，達到與硅微粉形成牢固的共價鍵結(jié)合。剩下的兩個Si-OH或者與其它硅烷偶聯(lián)劑中的Si-OH縮合，或者保持游離狀態(tài)。

?硅烷偶聯(lián)劑Si-602表面改性工藝的確定原則

根據(jù)所選用的硅烷偶聯(lián)劑與硅微粉反應的機理進行確定：

一是首先要將硅微粉進行動態(tài)加熱到100-110℃，此時以霧化法加入水解后的硅烷偶聯(lián)劑或復合偶聯(lián)劑。

二是在硅烷偶聯(lián)劑與反應過程中應保持一定的反應時間，因不同的反應時間其改性的效果是不同的。這一加熱反應過程是硅烷偶聯(lián)劑Si-602脫水、縮合與固化，以使硅烷偶聯(lián)劑與硅微粉形成穩(wěn)定和牢固的共價鍵結(jié)合。

三是經(jīng)偶聯(lián)劑改性的粉體，都會產(chǎn)生假結(jié)顆粒和縮合后產(chǎn)生的硬顆粒，給產(chǎn)品質(zhì)量帶來了很大的影響，所以硅烷偶聯(lián)劑Si-602一定要進行有效分級，只有這樣才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。