硅烷偶聯(lián)劑

是一類分子中同時含有兩種不同化學性質的有機硅化合物，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)域產生改性作用，信越硅烷偶聯(lián)劑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)。

信越硅烷偶聯(lián)劑其經典產物可用通式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；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)。能團水解時，則Si-R轉化成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。

環(huán)保型信越硅烷偶聯(lián)劑對金屬的作用

隨著汽車、飛機、船舶、家電等行業(yè)的發(fā)展，對金屬零件表面耐腐蝕、耐高溫、磨損、、防輻射、導電、導磁、絕緣、裝飾等特殊性能的要求更加廣泛，信越硅烷偶聯(lián)劑促使金屬表面處理技術迅速發(fā)展起來。

國內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。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生沉渣，處理時間短，控制簡便；可省去表調工序，槽液可重復使用；有效地提高了涂料對基材的附著力；信越硅烷偶聯(lián)劑其應用領域極廣,例如汽車發(fā)動機的閥門和透平增壓器轉子已實用化,高速軸承和高性能刀具已商品化,用于內燃機可使工作溫度高達1400℃,大大提高熱機效率,信越硅烷偶聯(lián)劑適用多種燃料,延長使用壽命?？晒簿€處理鐵板、鍍鋅板、鋁板等多種基材。因此，新型的環(huán)保、節(jié)能、低排放、低使用成本的硅烷金屬表面處理技術成為國內外技術人員研究的重點。

硅烷偶聯(lián)劑是一類具有有機官能團的含硅化合物。其分子式可用通式Y(CH2)nSiX3表示，此處n=0-3；X通常是氯基、乙氧基、甲氧乙氧基、乙酰氧基等，這些基團水解時即生成硅羥基，而與無機物質結合，形成硅氧烷。Y是乙烯基、氨基、環(huán)氧基、甲酰氧基、巰基或脲基，這些有機官能團可與有機物質反應。當硅官能團水解時，則Si-X轉化成Si-OH，并副生HX。Si-OH既可與其它分子中的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鍵結合，甚至還可與某些氧化物（如氧化鋁、氧化鐵、氧化鋯、氧化鈦、氧化鎳等）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。利用硅烷的這一特性，可將其應用于金屬防銹及防氧化，Mg、Al、Cr、Fe、Zn等金屬經硅烷處理后，信越硅烷偶聯(lián)劑可大大提高其抗腐蝕性能。在浮法玻璃生產過程中用硅烷在玻璃表面涂敷一層反光層其粘附力極強在長期陽光照射下不褪色,透光率只有普通玻璃的1/3。

信越硅烷偶聯(lián)劑的發(fā)展與應用

硅烷偶聯(lián)劑的發(fā)展與應用

硅烷簡介：有機硅烷又稱硅烷偶聯(lián)劑(silane coupling agents，簡稱SCA)，用硅烷偶聯(lián)劑進行金屬預處理是近年來新興的表面處理工藝，信越硅烷偶聯(lián)劑由于其安全性、無污染、適用廣泛、成本低、對有機涂層有優(yōu)異的粘接性能等優(yōu)點而引起國內外學者們的關注，有機硅烷處理工藝有望取代傳統(tǒng)的磷化、鉻酸鹽鈍化等對環(huán)境容易造成污染的處理工藝。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生沉渣，處理時間短，控制簡便。

硅烷的歷史：早在上世紀40年代，Johns Hopkins大學的Ralph K Witt等人在一份寫給軍械局的“秘密”報告中指出，用烯丙基三乙氧基硅烷處理玻璃纖維而制成的不飽和聚酷復合材料的強度為采用硅烷處理玻璃纖維時的兩倍，從而開創(chuàng)了硅烷偶聯(lián)劑實際應用的歷史，并極大地刺激了硅烷偶聯(lián)劑的研究與發(fā)展。由于這個原因，應該對硅烷進行選擇，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粘結性能。

硅烷的應用：硅烷偶聯(lián)劑作為連接兩種不同性質材料的“分子橋”已經在復合材料、涂料、膠粘劑等行業(yè)中得到了廣泛的應用。隨著信越硅烷偶聯(lián)劑它在玻璃纖維增強材料中的應用，合成的種類日益繁多，應用范圍也日益擴大?，F(xiàn)在，硅烷偶聯(lián)劑基本上適用于所有無機材料和有機材料的連接表面，已經被廣泛應用在汽車、航空、電子和建筑等行業(yè)中。這一加熱反應過程是信越硅烷偶聯(lián)劑脫水、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合。

我國主要的三類信越硅烷偶聯(lián)劑

一是含硫硅烷，2013年中國含硫硅烷產量約為6.5萬噸（折純），占總產量的46.4%。該類信越硅烷偶聯(lián)劑產品主要用于汽車輪胎制造，國內產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不存在技術壁壘，加之國外生產成本較高，因此國內產品出口量連續(xù)增長；硅烷還有一潛在應用是制造高性能陶瓷發(fā)動機零件尤其是使用硅烷制造硅化物(Si3N4,SiC等)微粉技術越來越受重視。

二是交聯(lián)劑產品，2013年產量約為3.95萬噸，約占總產量的28.2%。主要產品包括肟基，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銷增長較快；加之有機硅單體和多晶硅生產迅速增加，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，國內硅烷交聯(lián)劑生產規(guī)模因此快速放大，目前也開始大量出口；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。

三是其他功能性硅烷產品，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量合計3.57萬噸，約占總產量的25.2%。由于國內生產技術不斷提高，常規(guī)硅烷產品價格下滑，龍頭企業(yè)在實現(xiàn)一體化的基礎上，下大力氣開發(fā)功能性硅烷產品，使得我國硅烷品種進一步豐富，產量連續(xù)提高。硅烷偶聯(lián)劑廣泛用于橡膠、塑料、膠黏劑、密封劑、涂料、玻璃、陶瓷、金屬防腐等領域。

現(xiàn)階段我國實際可生產的硅烷約有300種，信越硅烷偶聯(lián)劑根據(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品也有很多種類，但產量均不大。2013年中國硅烷產品品種結構（按產量）。