硅烷偶聯(lián)劑kh560在電子工藝中的應(yīng)用

硅烷已成為半導(dǎo)體微電子工藝中使用的的特種氣體, 用于各種微電子薄膜制備, 包括單晶膜、微晶、多晶、氧化硅、氮化硅、金屬硅化物等。

硅烷的微電子應(yīng)用還在向縱深發(fā)展: 低溫外延、選擇外延、異質(zhì)外延。不僅用于硅器件和硅集成電路，也用于化合物半導(dǎo)體器件(碳化硅等)。在超晶格量子阱材料制備中也有應(yīng)用。一般認(rèn)為，界面上硅烷偶聯(lián)劑水解生成的3個(gè)硅羥基中只有1個(gè)與基材表面鍵合。可以說(shuō)現(xiàn)代幾乎所有先進(jìn)的集成電路的生產(chǎn)線都需用到硅烷。硅烷的純度對(duì)器件性能和成品率關(guān)系極大，更高的器件需要更高純度的硅烷(包括乙硅烷、丙硅烷)。

硅烷偶聯(lián)劑kh560在汽車業(yè)中的應(yīng)用

汽車彩色底漆外要加一道清漆。這道清漆會(huì)受到來(lái)自環(huán)境的損害(如酸雨、紫外線降解、高相對(duì)濕度和高溫)，涂料表面還要遭受馬路上的砂石沖擊和研磨劑的刮擦傷。通常，硬漆膜的抗刮傷性好；但交聯(lián)度高，導(dǎo)致漆膜變脆，使其抗砂石和受熱沖擊性差。軟的漆膜則相反，不易受砂石或熱沖擊而開裂，但抗劃傷性、防水斑和酸蝕性減弱。由此，人們想到了在低交聯(lián)度的清漆中加入用硅烷偶聯(lián)劑表面處理的膠體二氧化硅，這種表面有反應(yīng)性的微?？梢蕴岣咔迤岬目箘潅?。應(yīng)仔細(xì)吹掃系統(tǒng)，以防殘留有脫脂劑，其中所含的鹵素或其他含氯的碳?xì)浠衔?。但另一個(gè)問(wèn)題又出現(xiàn)了，涂料中的殘余活性基團(tuán)如Si-OH、Si-OR在后期的大氣老化過(guò)程中會(huì)慢慢地發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而也會(huì)使漆膜變脆導(dǎo)致開裂。為此加入活性基團(tuán)少的線性結(jié)構(gòu)的硅氧烷，既可避免漆膜變脆，又能獲得如同加入膠體二氧化硅一樣的好處。

為了適應(yīng)環(huán)保需要，道康寧硅烷偶聯(lián)劑kh560正在通過(guò)研發(fā)有機(jī)硅類抗摩擦降噪音的汽車涂料，以解決汽車在日常使用過(guò)程所出現(xiàn)的噪音和摩擦聲。

采用 γ-甲酰氧丙基氧硅烷(KH 570)與甲酸酯類單體、酸及其酯類單體等共聚合成的有機(jī)硅改性高固體分羥基酸樹脂具有減少污染、降低VOC、減少工序等優(yōu)點(diǎn)，硅烷偶聯(lián)劑kh560是目前綠色汽車涂料的主要品種之一。由于KH 570的活性與酸酯相近，因此易于共聚。將硅烷中鍵能大、表面能低的Si-O鍵引入，是改性酸樹脂的主要手段。用該樹脂制備的汽車涂料具有較高的鉛筆硬度、附著力好、耐沖擊性、耐酸性和耐堿性俱佳。由于這個(gè)原因，應(yīng)該對(duì)硅烷進(jìn)行選擇，保證選擇的硅烷能提供礦物填料和高分子材料最適宜的化學(xué)粘結(jié)性能。隨著KH 570含量的增加，這些性能逐漸增強(qiáng)；同時(shí)水接觸角增加，表明KH 570與高固體質(zhì)量分?jǐn)?shù)樹脂形成的網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)使涂膜表面疏水性逐漸增加。

硅烷偶聯(lián)劑kh560在橡膠業(yè)的應(yīng)用

20世紀(jì)70年代， 日本首先將熱硫化除有機(jī)硅彈性體乳液和酸乳液拼混使用外，近來(lái)開發(fā)的有機(jī)硅一酸共聚改性的硅丙建筑乳膠漆在高層次建筑涂料中極具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景。為緊隨國(guó)際建筑涂料的先進(jìn)水平，我國(guó)已經(jīng)開發(fā)出超耐候、耐水性、耐污染、高光澤的有機(jī)硅一酸乳膠漆，主要滿足建筑外墻裝飾及戶外設(shè)備防護(hù)和裝飾用環(huán)保型防污涂料。該乳膠漆的基料是有機(jī)硅改性酸樹脂，配上可以與基料交聯(lián)固化的活性助劑，硅烷偶聯(lián)劑kh560使產(chǎn)品具有良好的貯存穩(wěn)定性，涂覆后可在室溫下交聯(lián)固化，形成三維結(jié)構(gòu)高分子。為了適應(yīng)環(huán)保需要，道康寧硅烷偶聯(lián)劑kh560正在通過(guò)研發(fā)有機(jī)硅類抗摩擦降噪音的汽車涂料，以解決汽車在日常使用過(guò)程所出現(xiàn)的噪音和摩擦聲。合成工藝示意圖見圖2。

(HTV)硅橡膠用于導(dǎo)電硅橡膠按鍵這一生產(chǎn)領(lǐng)域。在硅橡膠按鍵上印刷文字和符號(hào)主要的材料是有機(jī)硅涂料(或油墨)。因此以HTV硅橡膠、縮合型室溫硫化(RTV)硅橡膠和加成型液體硅橡膠為基料，配以填料、顏料、助劑和溶劑等制備的透明(清漆)或不透明的有色涂料(色漆)開始規(guī)模生產(chǎn)。采用KH-550硅烷溶液對(duì)AZ31鎂合金試片進(jìn)行硅烷化處理，通過(guò)浸泡和電化學(xué)測(cè)試技術(shù)評(píng)定出8%的硅烷溶液中浸涂50s表干后在100℃陳化0。它們是繼硅樹脂涂料后又開發(fā)的一類新型有機(jī)硅涂料，硅烷偶聯(lián)劑kh560主要用作絕緣憎水涂層、耐燒蝕涂層、電子元器件內(nèi)保護(hù)涂料、印刷、電子材料表面涂覆等，現(xiàn)在使用較廣的有瓷絕緣子防污閃涂料、各類按鍵涂料(或油墨)和電子器件的表面涂料等。

硅橡膠涂料分為導(dǎo)電油墨、絲網(wǎng)印刷油墨、移印油墨、噴涂和刷涂涂料、消光涂料和耐磨涂料等。

硅烷偶聯(lián)劑kh560的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

硅烷偶聯(lián)劑是一類分子同時(shí)含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)基團(tuán)的特殊結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅化合物，可用以下通式表示：

Y-R-SiX3

硅烷偶聯(lián)劑kh560式中：Y-R為非水解基團(tuán)，X3為可水解基團(tuán)。Y是可以和有機(jī)化合物起反應(yīng)的基團(tuán)（如乙烯基、氨基、環(huán)氧基、疊氮基等），R是短鏈亞（也稱短鏈烷撐基）通過(guò)它把Y與Si原子連接起來(lái)；X是可以進(jìn)行水解反應(yīng)，并生成Si-OH的基團(tuán)，一般的硅烷偶聯(lián)劑是含有三個(gè)可水解的基團(tuán)。為了研究硅烷偶聯(lián)劑種類和用量對(duì)改性鋁性能的影響，南京能德新材料公司針對(duì)不同種類的硅烷偶聯(lián)劑改性處理顏料鋁做了實(shí)驗(yàn)。

Y與X是兩類反應(yīng)特性不同的活性基團(tuán)。Y中所帶的基團(tuán)很容易和有機(jī)聚合物中的官能團(tuán)反應(yīng)，從而可以使硅烷偶聯(lián)劑與有機(jī)高分子基料連接。當(dāng)X活性基團(tuán)水解時(shí)，使Si-X能化為Si-OH，而Si-OH與被處理的硅微粉表面的OH形成氫鍵，同時(shí)進(jìn)行加熱，產(chǎn)生縮合脫水反應(yīng)，形成其價(jià)鍵結(jié)合。5h所形成的硅烷膜層與鎂合金基體之間的界面結(jié)合較好，硅烷偶聯(lián)劑kh560并很好地抑制了鎂合金的腐蝕，提高了其耐腐蝕性能。由此通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑可將硅微粉體料與有機(jī)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。

在硅烷偶聯(lián)劑這兩類互異的基團(tuán)中，以Y基團(tuán)為重要，硅烷偶聯(lián)劑kh560它對(duì)有機(jī)高分子制品的性能影響很大，起決定偶聯(lián)劑性能的作用。只有當(dāng)Y基團(tuán)能和對(duì)應(yīng)的有機(jī)高分子材料起很好的反應(yīng)效果，才能使其基材的性能得到提高。

一般要求Y基團(tuán)要與有機(jī)高分子材料能很好的相溶，并能起到偶聯(lián)的作用。所以對(duì)不同的有機(jī)高分子材料應(yīng)考慮選擇適當(dāng)?shù)腨基團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑。