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硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，它研究得最早且应用较多，硅烷偶联剂不仅能提高复合材料的力学性能，还能改善其耐水性，耐热性和耐候性等性能。硅烷偶联剂最早是于上世纪40年代由美国联合碳化合物公司（UCC）和道康宁公司（DCC）首先为发展玻璃纤维增强塑料而开发的。1947年Ralphkw等发现用丙烯基三乙氧基硅烷改性玻璃纤维而制成的聚酯复合材料可以得到双倍的强度，从而开创了硅烷偶联剂实际应用的历史，并极大的刺激了硅烷偶联剂的研究与发展。一、硅烷偶联剂的概念硅烷偶联剂是在同一个分子里含有两种无机反应性和有机反应性的硅基化学分子，通常典型结构为：Rn-Si-(X)4-n偶联机理如下图：二、硅烷偶联剂的结构特征硅烷偶联剂的结构通式为Y－Ｒ－Si－X3，Y代表有机官能基，Ｒ代表亚烷基，X代表能够水解的基团。Y主要与有机聚合物反应，而可水解基团X主要控制水解速率。在相同的水解条件下，大基团的可水解基水解速率慢;在酸性环境下，带有较长亚烷基的水解较慢。三、硅烷偶联剂的应用1、线缆行业硅烷偶联剂在电线电缆中主要是作为交联剂和增粘剂使用，赋予材料的如下性能：▲ 提高改性后的材料的热形变稳定性和机械强度▲ 提高改性后的材料的湿态电气性能▲ 提高改性后的材料的耐化学性▲ 提高填料的添加量的同时改善加工性2、玻纤和复合材料硅烷偶联剂是玻璃纤维增强聚合物的关键成分，玻纤极其亲水，能把水吸附到界面上，如果不用硅烷处理表面，玻璃纤维和树脂之间的结合将变弱，最后导致断裂。有机硅烷在玻璃纤维中的作用可以归纳为：（1）在增强复合材料中，改进干、湿态的力学性能 使增强复合材料的电气性能稳定（2）在玻璃纤维增强材料的制造过程中改进加工特性（3）在复合材料的制造中提高玻璃纤维的改进处理（4）增加热绝缘玻璃纤维的弹性和强度硅烷偶联剂在复合材料中形成化学键的作用机理如下图：（聚合物和玻璃纤维的表面）（1）多层硅烷覆盖，提供最佳的复合材料性能（2）硅烷与聚合物在界面发生化学反应的效果是最佳的除了适合线缆行业聚烯烃和有机橡胶弹性体，还有其他很多种类的热塑性树脂可以用硅烷偶联剂来改性。3、矿物和填充物处理矿物填充物已经逐渐变成重要的有机聚合物添加剂和改性剂，矿物表面的金属羟基是非常亲水的，并且和有机聚合物不共溶性，烷氧基硅烷天生适合处理矿物的表面，使矿物在聚合物中能与更多的成分共容和更容易分散，甚至是使填充物变成增强添加剂，除了在塑料中应用，硅烷改性的矿物在橡胶，特别是轮胎的应用中也变得越来越重要。表面具有硅和氢氧化铝的矿物极其容易和硅烷结合，用于填充体系的白炭黑（气相法和沉淀法）、玻璃珠、石英、沙子、滑石粉、云母、粘土和硅灰石使用硅烷偶联剂都非常有效。其他含金属羟基材料，如氢氧化镁、氧化铁、氧化铜和氧化锡反应性一般，但也能获得不错的益处，通常硅烷和炭黑、石墨、碳酸钙的结合能力差。硅烷处理可以通过以下方式改善矿物改性产品的工艺性能、力学性能和耐久性：1、增强矿物和聚合物之间的粘合2、改善矿物对聚合物的浸湿性能3、促进矿物在聚合物中分散4、改善电学性能5、提高机械性能特定应用中选择适用何种硅烷应该根据所需硅烷的优势特征所决定。所有的烷氧基都可以与矿物填充物表面结合，如果硅烷专为提供表面疏水而设计，那么应选择具有疏水性的硅烷，如甲基、丁基、辛基等。如果硅烷处理专为在聚合物混合物中矿物共容性而设计，那么硅烷上的有机基团的特征应该和聚合物的化学结构相似（如辛基和长链烷基将有助于矿物在聚烯烃混合物中的共容和分散）。如果硅烷处理为了将填充物结合到聚合物上，那么应该选择有机反应硅烷，从化学特性上讲，它将结合到聚合物存在的反应性位点。4、橡胶混炼在橡胶行业，硅烷的独特性质被用于提高性能和改善工艺性能，硅烷在橡胶配方中充当偶联剂和分散剂。由于在增强型橡胶中使用无机填料取代炭黑带来的好处使硅烷在有机橡胶业中得到了很广泛的应用。和炭黑相比，白炭黑和其他无机填料能使橡胶获得更优异的物理性质和性能，然而要使非炭黑填料起到作用必须用到硅烷偶联剂。为了使无机填料和有机弹性体有效结合，硅烷的使用是其中一个关键因素，机理和前面矿物和填料处理类似，甲氧基或者乙氧基将和白炭黑或者粘土表面强力粘结，有机官能团将和橡胶聚合物键合，机理见图示：上述应用的一个具体例子就是在绿色轮胎中使用白炭黑/硅烷技术，可以对轮胎产生以下影响：增强耐磨性、减少滚动阻力、提高燃料经济性、在潮湿和冰雪路面上的抓地力。
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硅烷偶联剂用量大，品种多，通常以Y-R-SiX 3 表示其结构。其中，X是卤素或烷氧基，在水的作用下，Si-X变成Si-OH，实现无机物表面与硅烷的连接。R是长链烷烃，Y是氨基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基、巯基、环氧基等有机官能团，易于和聚合物发生反应。硅烷偶联剂广泛应用于纳米颗粒的表面改性、玻纤和金属防腐蚀表面处理、涂料和密封剂增粘剂，可大大提升材料性能。硅烷偶联的分类1、含硫硅烷偶联剂汽车工业的发展，促进了橡胶工业的发展，顺丁橡胶由于具有优异的耐寒性、耐磨性、耐老化及弹性而用于生产轮胎。但顺丁橡胶抗撕裂性能较差，抗滑性能不好，所以常需在顺丁橡胶中填充一定量的白炭黑。但白炭黑表面能大，易团聚，在有机相中难以浸润和分散，因此必须对其进行表面改性。目前轮胎工业中使用最多的表面改性剂多为含硫硅烷偶联剂。含硫硅烷偶联剂通过结构中硫与橡胶结合，烷氧基与白炭黑表面的硅羟基结合，形成牢固的网络结构，极大地降低轮胎的滚动阻力。2、氨基类硅烷偶联剂作为通用型偶联剂，氨基硅烷类偶联剂几乎能与各种聚合物树脂发生偶联作用。由于游离氨基的存在，此类硅烷偶联剂碱性大，具有较高的反应活性，且成型材料的挠曲强度随着氨基的增加也相应增加，此类硅烷偶联剂的缺点在于使用过程中容易发生过早反应而达不到预期效果。γ-脲基丙基三乙氧基硅烷(A-1160)作为一种新型的含脲基硅烷偶联剂，是一种pH值在7左右的中性水溶性化合物， 可以同大部分树脂在低温下进行活性稍有降低的 反应，同时保持一定的极限工作性能。作为耐热型硅烷偶联剂的代表品种， Y-5475和Y-5669由于硅原子与苯环的结合，其 耐热温度较传统产品高60～100℃。3、环氧基类硅烷偶联剂传统硅烷偶联剂易与水发生预交联反应的缺陷，限制了其在聚酯材料中的应用。随着研究技术的发展， 3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(A-187)为代表的环氧型硅烷偶联剂在室温条件下，储存12个月以上仍保持良好的物理性能和粘附力，因而 在水性体性中表现出较好的长期储存稳定性。硅烷偶联剂的应用1、玻纤表面处理玻纤作为一种无机非金属材料，绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，力学强度高，常用作复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料。但玻纤表面极性大，难与非极性的树脂相容，大大降低了其填充效果。为了提升树脂与玻纤的粘合性能，改善玻纤增强复合材料的强度、电气、耐候性能，有必要对玻纤进行表面改性。目前，在玻璃纤维表面改性方面用得较多的表面改性剂是硅烷偶联剂，其 品种主要包括：乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。2、无机填料表面处理塑料、橡胶等高分子材料均需加入不同的无机填料，以满足其不同的使用性能。复合材料可以通过界面直接接触来实现材料的复合，因此，界面的性质和微观结构直接影响其物理性能和结合力。一般的无机填料表面是亲水的，使用时不能很好地在树脂、橡胶中分散，会严重影响复合材料的使用性能。在实际应用中，通过对填料进行表面改性，使填料具有憎水性，可以充分发挥无机填料的功能。对无机填料使用硅烷偶联剂进行表面处理，可以在填料表面形成一层非极性分子膜，提升填料在橡胶、塑料中的稳定性、分散性及粘合力，提高填充塑料(包括橡胶)的电学、力学和耐候等性能，并促进工艺性能的改善。3、纳米粉体表面改性纳米粉体具有粒径小、比表面积大的特点，因而具有独特的小尺寸效应、隧道效应和表面效应，从而以优良的补强性、稳定性、增稠性受到青睐，在塑料、橡胶、涂料等领域应用广泛。由于纳米粉体表面能大，易团聚，限制了其超细效应的发挥，在有机相中难以分散和浸润，所以必须对其进行表面改性，提高其与有机分子的相容性和结合力。利用偶联剂分子与纳米粉体表面进行某种化学反应，将偶联剂均匀覆盖在纳米粉体表面，从而提高纳米粉体的憎水性，是常用的纳米粉体改性方法。常用硅烷偶联剂及钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂。4、用作密封剂、涂料等的增粘剂硅烷偶联剂作为一种增粘剂，广泛应用于粘结剂、密封剂和涂料等领域，能提高它们的粘结强度、耐水、耐候性能。将功能性硅烷偶联剂引入涂料，可以让硅烷与涂料的成膜聚合物形成互穿网络聚合物(IPN)或与涂料成膜聚合物发生交联反应，从而促进涂料对底材的润湿，提高涂料的附着力。此外，烷基和芳基硅烷还能改进涂料涂膜光泽、遮盖力、混溶性和对颜料的润湿性与分散性能。5、其它方面硅烷偶联剂还广泛应用于金属表面处理等行业。利用KH-560对金属表面进行预处理，可在金属表面形成硅烷膜涂层，其耐腐蚀性能与磷化处理相当甚至优于磷化处理。此技术有望逐渐代替磷化、铬酸盐钝化等常用金属表面处理工艺，从而解决金属表面处理一直存在的环保问题。内容来源：卢昌利等.《硅烷偶联剂的合成、发展与应用》
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特性和优点 ：环氧反应性 甲氧基硅烷无机反应性 提高粘合性 提高复合材料强度 提高复合材料干/湿抗拉强度和模量 提高复合材料干/湿抗弯强度和模量 提高干/湿抗压强度 更好的外观 更好的填料润湿与分散 更低的填充液体树脂粘度 更佳的加工性能 组成 ： γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷应用 ：用于各种表面处理和偶联剂应用 用作多种树脂的粘合促进剂 与多种树脂和填料相容 典型物性 外观：为无色透明液体密度：(25℃)：1.040±0.0050g/ml沸点：290℃/760mmHg折光率 ( 25℃)：1.426-1.428 闭杯闪点, °C：122物性标准：无色透明液体，溶于水，同时发生水解反应；溶于醇、丙酮，在5%以下的正常使用水平溶于大多数脂肪族酯描述 ： 硅烷偶联剂KH-560是一种含有一个环氧有机活性基和一个三甲氧基甲硅烷无机活性机的双官能团硅烷，其化学名称为γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷。此环氧丙基硅烷可与许多不同类型的有机聚合物发生反应。 使用 ： 硅烷偶联剂KH-560具备有机和无机反应性，因而可以与有机聚合物和无机表面反应或“偶联”。在具体应用中使用 硅烷偶联剂KH-560时应优先考虑这种双重反应性。特别建议将 硅烷偶联剂KH-560用作： 用于增强塑料的玻璃纤维处理剂 用于填充塑料的矿物填料的处理 一种粘合促进剂，用于促进聚合物涂料、油漆或粘合剂对玻璃、金属或其他聚合物表面的连接。例如，将 硅烷偶联剂KH-560用在玻璃纤维粗纱上的表面处理剂中。其应用包括玻璃纤维加强环氧树脂复合物，可改进复合材料的物理性能，尤其是湿态强度。 硅烷偶联剂KH-560具有增强矿物填充聚合物（如硅土填充环氧树脂）物理性质的作用。还建议将 硅烷偶联剂KH-560用作一种添加剂来提高丙烯酸乳胶填缝料的粘合性。 硅烷偶联剂KH-560的聚合物还可以用于聚氨酯、丙烯酸、聚硫化物、锦纶等聚合物。如何使用 硅烷偶联剂KH-560可以以稀释水溶液（0.1至0.5%硅烷浓度）的形式涂敷到无机表面上。制备水溶液时，用乙酸将水的pH值调节到3.0至4.5，然后加入硅烷并进行搅拌。将硅烷加入到酸化水中之后，需要对混合物进行约15分钟的搅拌，之后它将水解，形成清澈、匀质的溶液。较高浓度的 硅烷偶联剂KH-560在水中是不稳定的，静置数天可能会沉积形成浓缩聚硅氧烷的油相。建议制备后 硅烷偶联剂KH-560水溶液在24小时内使用。陈放的溶液将会变得浑浊，这表明出现了大量的聚硅氧烷浓缩物。 硅烷偶联剂KH-560也可溶于许多普通的有机溶剂中形成溶液应用，在特定用途使用之前，应当对特定有机溶剂的溶解度和稳定性进行验证。对于矿物填料的情况，填料可与硅烷在较低的剪切力混合几分钟进行处理，无需另加溶剂。硅烷可以在水中或者上述溶剂中稀释。 玻璃或矿物表面上涂敷了硅烷之后，可以采用风干或者在104至121°C（220至250°F）温度下快速干燥，以实现硅烷醇基在表面上的完全缩合，并清除表面上因甲氧基硅烷水解而产生微量甲醇。在应用于工业化生产过程之前，应确定每一具体应用的最佳涂敷量和干燥条件（如时间、温度等）。当作为底漆使用时，将49.5份的 硅烷偶联剂KH-560和0.5份的苯甲基二甲胺之类的有机胺（混合物A），用约950份的甲醇、异丙醇或乙二醇稀释。或者，也可以通过加入5份水和1,000份上述底涂溶液的方法制备预水解底漆。这两种情况下，底漆溶液均应涂敷在玻璃或金属的固体表面上，然后将聚合物热压或固化在表面上。 硅烷偶联剂KH-560可以直接加入到树脂体系中（0.5至2.0 pph），以促进未涂底漆的粘合。 环氧反应性 硅烷偶联剂KH-560的环氧基的反应性与有机环氧化物类似，即会与酸、胺、醇、硫醇和其他环氧化物发生开环反应。酸性或碱性催化剂的存在可以促进这种反应性。 三甲氧基硅烷反应性 硅烷偶联剂KH-560的三甲氧基硅烷部分具有烷氧基硅烷的典型化学性质。甲氧基硅烷在水或者水/醇溶液中水解，水解的最初产品是硅烷醇，低浓度的硅烷醇在极性溶剂（如水和乙醇）中具有一定的稳定性。 硅烷偶联剂KH-560的分散体在弱酸性溶液中更为稳定，且在硅质表面取向更好。硅烷醇基在玻璃和硅土矿物表面上能够与羟基缩合。与矿物表面缩合之后，剩余的硅烷醇基能够与相邻的硅烷醇基形成氢键或发生缩合。通过这种共价和氢键的组合，偶联剂与无机表面相结合，并将其改性，从而使其具有有机活性。 操作注意事项本资料不包含安全使用所需的产品安全信息。使用前，请阅读产品及其安全数据表以及容器标签，了解有关产品的安全使用、危害身体及健康的信息。安全数据表可从依帕克斯网站www.epoxysca.com上或者我司销售应用工程师或分销商处获得，或者致电联络。 储存与有效性 25°C (77°F)或以下温度储存于原始未开封容器中时，本品自生产之日起保质期为36个月。包装开启后，应避免 硅烷偶联剂KH-560与空气中的水分接触产生凝胶。使用限制 本产品未被测试或陈述为适用于医用或药用。
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