中國粉體網(wǎng)訊 偶聯(lián)劑是一種同時具有親水性官能團和疏水性官能團的物質。根據(jù)組分和化學結構可將偶聯(lián)劑分為鉻絡合物有機偶聯(lián)劑,、鈦酸酯偶聯(lián)劑,、硅烷偶聯(lián)劑和鋁酸化合物。
硅烷偶聯(lián)劑是由美國聯(lián)合碳化物公司開發(fā)的,，主要用于玻璃纖維增強塑料,。硅烷偶聯(lián)劑的分子結構式一般為：Y-R-Si(OR)3(式中Y一有機官能基，SiOR一硅烷氧基),。硅烷氧基對無機物具有反應性,，有機官能基對有機物具有反應性或相容性。因此,當硅烷偶聯(lián)劑介于無機和有機界面之間,，可形成有機基體-硅烷偶聯(lián)劑-無機基體的結合層,。典型的硅烷偶聯(lián)劑有A151(乙烯基三乙氧基硅烷)、A171(乙烯基三甲氧基硅烷).A172(乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷)等,。
硅烷偶聯(lián)劑用量大,，品種多，通常以Y．R．SiX,，表示其結構,。其中,，x是鹵素或烷氧基，在水的作用下,，Si．X變成Si．OH,，實驗無機物表面與硅烷的連接。R是長鏈烷烴,，Y是氨基,、乙烯基、甲基丙烯酰氧基,、巰基,、環(huán)氧基等有機官能團，易于和聚合物發(fā)生反應,。硅烷偶聯(lián)劑廣泛應用與納米顆粒的表面改性,、玻纖和金屬防腐蝕表面處理、涂料和密封劑增粘劑,，可大大提升材料性能,。
合成方法
硅烷偶聯(lián)劑的合成方法主要包括格氏試劑法、直接合成法,、氫硅加成法,、鹵代烷脫HX法和醇解法。
格氏試劑法是合成硅烷偶聯(lián)劑的一種重要方法,，其反應方式如下圖所示：
利用格氏試劑法可以將芳香族化合物,、共軛烯烴及多氯代脂肪烴發(fā)生格式反應，合成過去很難合成的有機硅烷,。
直接合成法
硅烷偶聯(lián)劑的直接合成法與1941年由E．G．Rochow首先提出,，是目前單體甲基氯硅烷的唯一工業(yè)化生產(chǎn)方法。
直接合成法以銅粉作催化劑,，在加熱條件下,，硅粉與鹵代烴直接反應生成產(chǎn)物，反應方程式如下圖所示：
硅氫加成法
硅氫加成法是在催化劑作用下,，烯烴與炔烴與含Si．x鍵的化合物反應,，合成Si．C鍵化合物的合成方法。按其機理可以分為自由基和配位加成兩種,。1947年,，L．H．Sommer等人發(fā)現(xiàn)硅烷偶聯(lián)劑的自由基合成方法，Si．H在過氧化合物的作用下,，與烯烴發(fā)生加成反應,，得到Si．C的化合物。而應用更為廣泛的配位加成反應是以釕,、鈀,、鉑等過渡金屬或其化合物為催化劑,，使氫硅烷與不飽和烴加成，形成Si—C鍵,，反應方程式如下圖所示：
鹵代硅烷脫HX法
鹵代硅烷在催化劑的作用下脫HX是實驗室制備不飽和烴基硅烷的常用方法，反應方程式如下圖所示：
該法制得的CH2=CHCH2SiCl3產(chǎn)率可達89％,，CH3CH=CHSiCl3產(chǎn)率可達7.6％,。
醇解法
有機鹵代硅烷的醇解制備有機硅烷的主要方法，該法操作簡單,，反應方程式如下圖所示：
應用
玻纖的表面處理
為了提升樹脂與玻纖的粘合性能,，改善玻纖增強復合材料的強度、抗水,、電氣,、耐候性能，有必要對玻纖進行表面改性,。目前,，在玻璃纖維表面改性方面用得較多的表面改性劑是硅烷偶聯(lián)劑，其品種主要包括：乙烯基硅烷,、氨基硅烷,、甲基丙烯酰氧基硅烷等。
無機填料表面處理
塑料,、橡膠等高分子材料均需加入不同的無機填料,，以滿足其不同的使用性能。在實際應用中,，通過對填料進行表面改性,，使填料具有憎水性，可以充分發(fā)揮無機填料的功能,。
納米粉體表面改性
納米粉體具有粒徑小,、比表面積大的特點，因而具有獨特的小尺寸效應,、隧道效應和表面效應,，從而以優(yōu)良的補強性、穩(wěn)定性,、增稠性受到青睞,，在塑料、橡膠,、涂料等領域應用廣泛,。由于納米粉體表面能大，易與團聚,，限制了其超細效應的發(fā)揮,，在有機相中難以分散和浸潤,，所以必須對其進行表面改性，提高其與有機分子的相容性和結和力,。
用作密封劑,、涂料的增粘劑
硅烷偶聯(lián)劑作為一種增粘劑，廣泛應用于粘結劑,、密封劑和涂料等領域,，能提高它們的粘結強度、耐水,、耐候性能,。
其它方面
硅烷偶聯(lián)劑還廣泛應用于金屬表面處理、建筑等行業(yè),。王雪明等用KH.560對金屬表面進行預處理,，從而在金屬表面形成硅烷膜涂層，其耐腐蝕性能與磷化處理相當甚至優(yōu)于磷化處理,。此技術有望逐漸代替磷化,、鉻酸鹽鈍化等常用金屬表面處理工藝，從而解決金屬表面處理一直存在的環(huán)保問題,。
2020年,，中國粉體網(wǎng)旗下平臺粉體公開課舉辦首屆粉體表面改性及包覆技術網(wǎng)絡研討會，受到了業(yè)內(nèi)人士的諸多好評,。2021年,，中國粉體網(wǎng)平臺粉體公開課再出發(fā)，于2021年7月2日,，舉行“2021第二屆粉體表面改性及包覆技術網(wǎng)絡研討會”,，特邀原核工業(yè)部包頭助劑廠教授級高工李寶智老師，他帶來的報告題目為《硅烷偶聯(lián)劑用于非金屬粉體表面改性應注意的問題》,。報告主要介紹了硅烷偶聯(lián)劑的結構,、作用機理及選擇的原則，對表面改性的工藝及改性設備的確定與選擇,。
專家介紹
畢業(yè)于成都理工大學,從事非金屬礦物粉體表面改性及復合技術的研究工作30余年,，從最初的高嶺土改性、到碳酸鈣粉體改性,，再到現(xiàn)在的石英砂及硅微粉表面改性,，為國內(nèi)眾多非礦粉體企業(yè)提供了技術保障。現(xiàn)兼職多家企業(yè)技術顧問,。
參考資料：
盧昌利等.硅烷偶聯(lián)劑的合成,、發(fā)展與應用
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/茜茜）
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權請告知刪除！
