论文部分内容阅读
摘要：由于硅烷偶联剂的特殊性质，使其用途广泛，可以说几乎已渗透到所有的工业领域中。在许多行业中，偶联剂能极大地改进生产工艺和产品性能。本文主要针对其在胶黏剂中的应用进行阐述，并对其他行业的应用进行简单介绍，从而展望硅烷偶联剂发展方向。
关键词：硅烷偶联剂 胶黏剂 涂料
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-563-02
1.引言
硅烷偶联剂的产生最早追溯到本世纪40年代由美国联合碳化物公司（UCC）和道康宁公司（DCC）为发展玻璃纤维增强塑料而开发的。其最初用途仅作为玻璃纤维的表面处理剂。1947年RalphKW等发现用烯丙基三乙氧基硅烷处理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。由于其工业应用前景宽广，因此极大地刺激了硅烷偶联剂的研究与发展。从50年代至60年代，相继出现了氨基和改性氨基硅烷，此后又开发出了耐热硅烷、阳离子硅烷、重氮和叠氮硅烷以及α-官能团硅烷等等一系列偶联剂。
现代工业中随着硅烷偶联剂的发展和性能的不断提高，越来越广泛的被应用于各个行业中，如：塑料行业，橡胶行业，铸造行业，纺织行业，涂料行业，胶黏剂行业，玻璃纤维改性，混凝土行业等。本文主要针对其在胶黏剂中的应用进行了阐述，对其他行业的应用进行简单介绍。
2.硅烷偶联剂的特性及使用方法
硅烷偶联剂是能同时与极性物质和非极性物质产生一定结合力的化合物硅，其通式可表示为R-SiX3，其中R是与聚合物分子有亲和力和反应能力的活性基团，如氨基、巯基，乙烯基，环氧基、氰基等；X是能够水解的烷基或氯，这些基团易水解成硅醇而与无机物质（玻璃、硅石、金属、粘土等）表面的氧化物或羟基反应，生成稳定的硅氧键。因此，通过使用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”，把两种性质完全不同的材料连接在一起。
硅烷偶联剂的使用方法概括起来，主要有如下几种[1，2]：
1.表面预处理法——使用溶剂水，醇，或水醇混合物将硅烷偶联剂配成0.5%-1%浓度的溶液，在使用时在清洁的基材表面涂上薄薄的一层，干燥后即可上胶；
2.迁移法——将树脂量为1%-5%硅烷偶联剂直接加入到胶黏剂组分中，固化过程中依靠分子的扩散作用，偶联剂分子迁移到粘结界面处从而产生偶联作用；
3.填料处理法——使用硅烷偶联剂溶液对填料进行表面预处理或表面改性，再添加进树脂中，改善相容性；
4.接枝改性法—— 使用硅烷偶联剂与树脂分子进行化学改性，改善树脂性能；
5.共混改性法——将硅烷偶联剂直接添加进塑料或橡胶中，改善加工性能及产品性能。
胶黏剂和涂料行业使用比较多的是接枝改法、基材表面处理法和迁移法。其他行业则使用填料处理和共混改性较多。
3.硅烷偶联剂在胶黏剂中的应用
目前，胶粘剂的应用已浸透到国民经济的各个领域中。在很多场合下，胶粘剂能有效地代替焊接、铆接、螺接和其它机械联接，为各生产战线简化工艺、节约能源、降低成本、提高经济效益提供了有效途径。但随着科学技术的飞速发展及生产工艺的不断升级，人们对胶粘剂的性能及粘接技术提出了更高的要求。
因不同材料具有不同的界面性能，在粘接过程中为了在胶粘剂和被粘物表面之间获得一坚固的粘接界面层，常利用含有反应性基团的偶联剂与被粘物表面形成化学键来实现。国内主要的发展概况如下：
段洪东等[3]使用硅烷偶联剂KH550，KH570的乙醇溶液作为钢材的表面处理剂，或直接将KH550，KH570加入到丙烯酸酯胶黏剂中，通过对剪切强度的研究表明：KH570预处理基材后，再涂以丙烯酸酯类胶黏剂，其剪切强度优于KH550，将KH570掺入丙烯酸酯类胶黏剂中，样品的剪切强度也有顯著提高。适当的提高固化温度，使用KH570的样品，其剪切强度显著提高，而对于KH550处理的样品，效果不显著。这说明针对不同的胶黏剂类型，需要选择更适合的硅烷偶联剂。
李坤远等[4]使用5%的KH550乙醇溶液对铝表面进行预处理后，环氧胶黏剂铝-铝试片的拉剪强度可提高19.5%，并采用扫描电镜研究了预处理前后的铝与环氧胶黏剂体系的界面特征表明：KH550溶液涂覆后与铝底板是以化学键结合，而非简单的物理吸附，可明显改善铝与胶黏剂粘接界面的结合强度。
陈明安等[5]采用含硫硅烷偶联剂（SCA-A1）的5%乙醇溶液处理LY12铝合金表面，并进行了拉伸剪切强度的对比研究。结果表明：经过含硫硅烷偶联剂处理后，LY12铝合金的剪切强度由未处理的最大强度17.5MPa增加到22.2MPa，最大载荷时的拉剪变形位移由1.6mm增加到2.0mm左右，含硫硅烷偶联剂处理铝合金表面确实能够有效的改善环氧树脂与铝合金的黏接力学性能。拉伸剪切断面上分布着很多平行的裂纹，表明环氧树脂体系与硅烷偶联剂之间交联反应和相互扩散充分。
另外，还可在胶黏剂中使用硅烷偶联剂或水解产物作为改性原料，对胶黏剂树脂作分子结构上的改善，或者是使用硅烷偶联剂对胶黏剂填料进行改性，达到提升胶黏剂性能的目的。袁清峰等[6]使用KH550表面接枝改性纳米SiO2粒子，并将KH550硅烷偶联剂包覆纳米SiO2作为填料，以环氧树脂E-44为基体，制备环氧胶黏剂，通过研究胶黏剂剪切强度，扫描电镜和阻抗测试，研究了改性纳米SiO2对环氧胶黏剂粘结性能以及耐蚀性能的影响，结果表明：硅烷偶联剂改性的纳米SiO2表面为含有氨基的有机质，能与环氧树脂形成交联状物质，与树脂达到很好的相容性，能有效增加胶黏涂层的耐蚀性。
吕澍等[7]以双酚A和环氧氯丙烷为原料，通过缩聚反应制得环氧树脂。将硅烷偶联剂KH-570在酸催化下水解，得到水解物。探讨了KH-570及其水解物用量对环氧树脂胶黏剂拉伸剪切强度的影响。结果表明：在环氧树脂中添加KH-570或KH-570水解产物，胶黏剂的拉伸剪切强度由2.47MPa分别增加到5.23MPa和3.28MPa。通过对两者添加量不同量胶黏剂拉伸剪切强度的研究，当KH-570的用量为环氧树脂质量的15%、KH-570水解物与环氧树脂的质量比为5：5时，环氧树脂胶黏剂的拉伸剪切强度达到9.36MPa。 张大鹏等[8]研究了在预聚体中引入可室温交联的硅烷偶联剂，制备得到了一种单组份自交联的水性聚氨酯胶黏剂。当KH-550用量为预聚体质量分数的1.5%时，乳液稳定性良好，胶膜耐水性有所提高，胶黏剂的黏接性能达到最佳，复合薄膜PET/CPP的T剥离强度由未改性前的1.3N/15mm增大至1.7N/15mm，经过100℃水煮后，粘结强度并未降低，反而由1.0N/15mm增加到1.5N/15mm。
高杰等[9]以4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、聚醚多元醇（N-210）和聚己二酸己二醇酯（PHA）为主要原料，控制R=n（-NCO）/n（-OH）=2.0，制得PUR（湿固化聚氨酯热熔胶）的预聚体；然后以不同的硅烷偶联剂[如Y9669（N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷）、KH-550和KH-560等]作为PUR中部分端-NCO基的封端剂，制备SPUR（硅烷化PUR）。结果表明：Y9669是较理想的封端剂，能使SPUR的剪切强度增加37.23%；SPUR的硬度、热稳定性能随Y9669封端率增加而增大；SPUR的剪切强度随Y9669封端率增加呈先升后降态势，并且在Y9669封端率为20%时相对最大（17.73 MPa）。
硅烷偶联剂在胶黏剂中应用不仅能提高粘接力，而且能够改善干、湿粘接性能，提高胶黏剂的耐高温性能，并增强粘接件的耐久性。郭中宝等[10]在有机硅改性环氧树脂中添加硅烷偶联剂，通过对不同偶联剂及其添加比例的研究，得出以KH560对树脂的耐高温性能效果优于KH550，这是由于KH560特殊的分子结构在很大程度上提高了环氧树脂和有机硅的相容性，有利于提高环氧改性有机硅树脂的耐高温性能。W Brockmann等[11]用APES及GPMS硅烷偶联剂 ，采用了诸如混合法、浸入法等方法 ，并通过研究玻璃-玻璃 ，铝-铝胶接接头在老化试验后强度的研究，结果表明：偶联剂可以显著提高胶接接头的耐久性，老化试验后胶接强度比不用偶联剂的试件高1倍。任芳等[12]用硅烷偶联剂处理二元接枝氯丁胶，胶黏剂通过CR-A90在溶剂甲苯中与甲基丙烯酸甲酯进行接枝聚合成共聚物。通过性能测试得到最优工艺条件为：引发剂BPO占乳液总质量的0.5024%～0.5332%，硅烷偶联剂KH560用量控制在0.1%-0.5%范围内，反应温度为85℃，反应时间为3h，合成的胶黏剂具有良好的粘度和综合性能。
4.硅烷偶联剂在其他行业中的应用
硅烷偶联剂对金属进行预处理是新兴的、环保的表面处理工艺，可使涂层的附着力及耐
蚀性能显著提高，可替代传统的磷化和钝化处理[13]。近年来，硅烷偶联剂已广泛用作各种涂料和油墨的增粘剂，将硅烷偶联剂掺入乙烯基的丙烯酸酯、环氧基聚氨酯涂料中，可明显改善它们的粘结力及抗老化性能。硅烷偶联剂在涂料中应用时既可以用作底涂料，也可用作助剂加入涂料中。曾凡辉等[14]用硅烷偶联剂WD-60对环氧防腐涂料进行改性，制得了具有优异防腐功能的新型环氧涂料。研究了WD-60偶联剂对环氧防腐涂料附着力和耐盐雾腐蚀性能的影响，确定了WD-60偶联剂的最佳用量。结果表明当颜填料和有机溶剂经脱水处理，WD-60偶联剂的用量为1.0%时，可较大幅度地提高环氧涂料的附着力和耐盐雾腐蚀性能，此时环氧涂料的拉开法附着力为16.3 MPa，耐盐雾腐蚀达720 h。谢国先等[15]将硅烷偶联剂以合适的量直接加入到环氧树脂清漆中，并对硅烷偶联剂的水解特性，以及环氧涂料与钢铁基材的附着力进行了研究，研究发现硅烷偶联剂水解力很强且容易在涂层与基材之间形成化学键作用，将硅烷偶联剂直接添加到环氧涂料中能够显著地提高涂层对钢铁基材的附着力5-6MPa。
经硅烷偶联剂处理后的填料加入到橡胶中，可实现硅烷偶联剂与胶料的化学键合，提高填料的分散性，降低混炼时的黏度，缩短混炼时间，降低胶料黏度，改善挤出加工型，提高模压制品的外观及质量，还可减少粘辊等弊病。提高弹性模量，获得较高的拉伸强度及抗撕裂强度；减少压缩永久变形率；提高耐溶劑及耐磨性能；减少热集结，延长弹性寿命；稳定湿态下电气性能及降低透水率等。赵金义等[16]采用种硅烷偶联剂分别改性白炭黑补强SBR胶料，通过对物理性能和机械性能的研究表明在白炭黑的SBR胶料配方中加硅烷偶联剂，可以降低混炼胶料的门尼粘度，缩短硫化时间，提高生产效率，使用KH550，KH560，A172，Si694对白炭黑进行表面改性后，硫化胶料的综合力学性能都有不同程度的提高。
硅烷偶联剂在复合材料中主要作为表面改性剂，偶联剂改性是在粒子表面发生化学偶联反应，粒子表面经偶联剂处理后可以与有机物产生很好的相容性。李春桃等[17]采用A-171，A-151，DB-550，DB-570，DB-560，DB-580六种硅烷偶联剂对木粉进行改性后，与用DCP处理的高密度聚乙烯（HDPE）混合，利用单、双螺杆挤出机对改性混合物挤出成型，通过测试复合材料的力学性能、吸水率、微观形态等的测试，结果表明：A-171改性的木粉/HDPE复合材料的综合性能最好，可使复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度得到最大幅度的提高，耐水性最好。
水泥砂浆作为主要建筑材料之一，应用十分广泛，但其脆性大，韧性差，可使用一些韧性聚合物改善其抗折、抗压、抗冲击强度和韧性。但有机聚合物或纤维与水泥砂浆基体界面粘接性能不甚理想，可采用硅烷偶联剂对复合材料进行表面改性，明显改善复合砂浆的增强效果。苏达根等[18]通过红外光谱分析及砂浆强度测试，研究了硅烷偶联剂对不同种类复合水泥砂浆的稠度、分层度、抗折强度及抗压强度的影响。当硅烷偶联剂质量分数为1%时，苯丙乳改性水泥砂浆的抗折强度和抗压强度达到极大值，提高约20%。同时，还能提高水泥砂浆的稠度，添加经硅烷偶联剂处理的钢纤维，砂浆的抗折、抗压强度达到极大值，提高10%以上。
在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂进行表面处理已相当普遍，它能改善玻璃纤维与树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能。黄英等[19]采用硅烷偶联剂对玻璃纤维进行前处理，基于分子自组装膜（SAMs）吸附胶体钯颗粒的方法，成功地引发了在玻璃纤维表面的化学镀。研究了几种不同结构的硅烷偶联剂对玻璃纤维表面的修饰改性。XPS分析表明，不同的硅烷偶联剂都和玻璃纤维表面的硅发生了化学键合作用，SEM分析表明KH550处理后的玻璃纤维，其镀层的完整性和均匀性更好，该诱发化学镀的方法具有镀层厚度均匀，附着力强的优点。 5. 硅烷偶联剂的发展方向
硅烷偶联剂品种繁多，成为近年来发展较快的一类有机硅产品，随着高分子材料研究的
不断发展，对硅烷偶联剂的性能提出了更高的要求，从而促使人们研制和开发各种不同功能，不同要求的新产品，这些新结构的硅烷偶联剂对有机树脂具有更好的相容性，可以进一步促进聚合物的粘接，主要有以下几种类型[20]：
1.有机硅过氧化物偶联剂；
2.α-官能团硅烷偶联剂；
3.长链烷基硅烷偶联剂；
4.二官能团的硅烷偶联剂
5.新型高分子型偶联剂。
6.改性氨基硅烷偶联剂
相信硅烷偶联剂在未来的工业发展中会扮演着更重要的作用，同时会有更多种类的新产品出现
参考文献
[1] 田伏宗雄。 偶联剂对无机填料表面的处理技术[J]。 国外塑料，1991， 9（2）： 42-47
[2] 崔永，刑志国，吕振林。 偶联剂KH-550在改性环氧树脂胶黏SiC耐磨涂层中的应用[J]。 表面技术，2009， 38（1）： 20-22
[3] 段洪东 李鹏 徐桂云。 有机硅烷偶联剂对丙烯酸酯胶粘剂粘接作用的研究[J]。 中国胶黏剂，2000， 9（3）： 15-17
[4] 李坤远，杨汝平等。 KH550对环氧树脂胶黏剂粘接性能的影响[J]。 宇航材料工艺， 2013， 43（1）： 86-88
[5] 陈明安，谢玄，李慧中等。 硅烷偶联剂和固化温度LY12铝合金/环氧树脂黏结强度的影响[J]。 中国塑料， 2006， 20（1）： 74-78
[6] 袁清峰，高延敏，吕伟刚。 KH-550改性纳米SiO2对环氧胶黏剂性能的影响[J]。 化学与黏合， 2009， 31（3）： 26-28
[7] 吕澍，宋建华。 硅烷偶联剂及其水解物对环氧树脂拉伸剪切强度的影响[J]。 有机硅材料，2012， 26（5）： 332-335
[8] 张大鹏，何立凡，王海侨等。 硅烷偶联剂改性水性聚氨酯胶黏剂[J]。 北京化工大学学报（自然科学版），2011， 38（5）： 81-85
[9] 高杰，曹有名。 硅烷Y9669改性湿固化聚氨酯热熔胶的研制[J]。 中国胶黏剂，2013年03期：39-42
[10] 郭中宝，刘杰民，范慧俐等。 硅烷偶联剂对环氧改性有机硅树脂耐高温性能的影响[J]。化学建材，2003， 22（6）： 28-32
[11] W Brockmann， S Emrich， M Graf， 曲军。 硅烷偶联剂对玻璃及铝胶接耐久性的影响[J]。 粘接， 2000， 21（1）： 9-11
[12] 任芳，李珍超，孙加欣等。 改性二元接枝氯丁胶的制备及性能研究[J]。 浙江化工，2011，42（10）： 13-15
[13] 王雪明，李爱菊，李国丽等。 硅烷偶联剂在防腐涂层金属预处理中的应用研究[J]。 材料科学与工程学报，2005， 23（1）： 146-150
[14] 曾凡辉，姜其斌，陈宪宏。 硅烷偶联剂WD-60在环氧防腐涂料中的应用[J]。 涂料工业，2007， 37（1）： 27-28
[15] 谢国先，邱大建，李朝阳等。 硅烷偶联剂在环氧涂料中的应用[J]。 涂装与电镀，2007，年8月： 19-21
[16] 趙金义，毕雪铃，周丽铃，王伟，赵炳帅，硅烷偶联剂改性白炭黑在丁苯橡胶中的应用[J]。《青岛科技大学学报：自然科学版》2004年第2期 160-162
[17] 李春桃，王伟宏，王清文，谢延军，不同种类硅烷偶联剂改性木粉/HDPE复合材料的研究[J]。中国林学会木材科学分会第十二次学术研讨会论文集，2010年福建， 福州，706-709
[18] 苏达根，王小波。 硅烷偶联剂对复合水泥砂浆性能的影响[J]。 有机硅材料，2007，21（3）：143-146
[19] 黄英，时刻，廖梓珺。 硅烷偶联剂在导电玻璃纤维制备中的应用[J]。 西北工业大学学报，2006， 24（5）： 624-628
[20] 邬继荣，陈利民，许文东。 新型硅烷偶联剂研究进展[J]。 化工生产与技术， 2009，16（4）： 48-50
关键词：硅烷偶联剂 胶黏剂 涂料
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-563-02
1.引言
硅烷偶联剂的产生最早追溯到本世纪40年代由美国联合碳化物公司（UCC）和道康宁公司（DCC）为发展玻璃纤维增强塑料而开发的。其最初用途仅作为玻璃纤维的表面处理剂。1947年RalphKW等发现用烯丙基三乙氧基硅烷处理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。由于其工业应用前景宽广，因此极大地刺激了硅烷偶联剂的研究与发展。从50年代至60年代，相继出现了氨基和改性氨基硅烷，此后又开发出了耐热硅烷、阳离子硅烷、重氮和叠氮硅烷以及α-官能团硅烷等等一系列偶联剂。
现代工业中随着硅烷偶联剂的发展和性能的不断提高，越来越广泛的被应用于各个行业中，如：塑料行业，橡胶行业，铸造行业，纺织行业，涂料行业，胶黏剂行业，玻璃纤维改性，混凝土行业等。本文主要针对其在胶黏剂中的应用进行了阐述，对其他行业的应用进行简单介绍。
2.硅烷偶联剂的特性及使用方法
硅烷偶联剂是能同时与极性物质和非极性物质产生一定结合力的化合物硅，其通式可表示为R-SiX3，其中R是与聚合物分子有亲和力和反应能力的活性基团，如氨基、巯基，乙烯基，环氧基、氰基等；X是能够水解的烷基或氯，这些基团易水解成硅醇而与无机物质（玻璃、硅石、金属、粘土等）表面的氧化物或羟基反应，生成稳定的硅氧键。因此，通过使用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”，把两种性质完全不同的材料连接在一起。
硅烷偶联剂的使用方法概括起来，主要有如下几种[1，2]：
1.表面预处理法——使用溶剂水，醇，或水醇混合物将硅烷偶联剂配成0.5%-1%浓度的溶液，在使用时在清洁的基材表面涂上薄薄的一层，干燥后即可上胶；
2.迁移法——将树脂量为1%-5%硅烷偶联剂直接加入到胶黏剂组分中，固化过程中依靠分子的扩散作用，偶联剂分子迁移到粘结界面处从而产生偶联作用；
3.填料处理法——使用硅烷偶联剂溶液对填料进行表面预处理或表面改性，再添加进树脂中，改善相容性；
4.接枝改性法—— 使用硅烷偶联剂与树脂分子进行化学改性，改善树脂性能；
5.共混改性法——将硅烷偶联剂直接添加进塑料或橡胶中，改善加工性能及产品性能。
胶黏剂和涂料行业使用比较多的是接枝改法、基材表面处理法和迁移法。其他行业则使用填料处理和共混改性较多。
3.硅烷偶联剂在胶黏剂中的应用
目前，胶粘剂的应用已浸透到国民经济的各个领域中。在很多场合下，胶粘剂能有效地代替焊接、铆接、螺接和其它机械联接，为各生产战线简化工艺、节约能源、降低成本、提高经济效益提供了有效途径。但随着科学技术的飞速发展及生产工艺的不断升级，人们对胶粘剂的性能及粘接技术提出了更高的要求。
因不同材料具有不同的界面性能，在粘接过程中为了在胶粘剂和被粘物表面之间获得一坚固的粘接界面层，常利用含有反应性基团的偶联剂与被粘物表面形成化学键来实现。国内主要的发展概况如下：
段洪东等[3]使用硅烷偶联剂KH550，KH570的乙醇溶液作为钢材的表面处理剂，或直接将KH550，KH570加入到丙烯酸酯胶黏剂中，通过对剪切强度的研究表明：KH570预处理基材后，再涂以丙烯酸酯类胶黏剂，其剪切强度优于KH550，将KH570掺入丙烯酸酯类胶黏剂中，样品的剪切强度也有顯著提高。适当的提高固化温度，使用KH570的样品，其剪切强度显著提高，而对于KH550处理的样品，效果不显著。这说明针对不同的胶黏剂类型，需要选择更适合的硅烷偶联剂。
李坤远等[4]使用5%的KH550乙醇溶液对铝表面进行预处理后，环氧胶黏剂铝-铝试片的拉剪强度可提高19.5%，并采用扫描电镜研究了预处理前后的铝与环氧胶黏剂体系的界面特征表明：KH550溶液涂覆后与铝底板是以化学键结合，而非简单的物理吸附，可明显改善铝与胶黏剂粘接界面的结合强度。
陈明安等[5]采用含硫硅烷偶联剂（SCA-A1）的5%乙醇溶液处理LY12铝合金表面，并进行了拉伸剪切强度的对比研究。结果表明：经过含硫硅烷偶联剂处理后，LY12铝合金的剪切强度由未处理的最大强度17.5MPa增加到22.2MPa，最大载荷时的拉剪变形位移由1.6mm增加到2.0mm左右，含硫硅烷偶联剂处理铝合金表面确实能够有效的改善环氧树脂与铝合金的黏接力学性能。拉伸剪切断面上分布着很多平行的裂纹，表明环氧树脂体系与硅烷偶联剂之间交联反应和相互扩散充分。
另外，还可在胶黏剂中使用硅烷偶联剂或水解产物作为改性原料，对胶黏剂树脂作分子结构上的改善，或者是使用硅烷偶联剂对胶黏剂填料进行改性，达到提升胶黏剂性能的目的。袁清峰等[6]使用KH550表面接枝改性纳米SiO2粒子，并将KH550硅烷偶联剂包覆纳米SiO2作为填料，以环氧树脂E-44为基体，制备环氧胶黏剂，通过研究胶黏剂剪切强度，扫描电镜和阻抗测试，研究了改性纳米SiO2对环氧胶黏剂粘结性能以及耐蚀性能的影响，结果表明：硅烷偶联剂改性的纳米SiO2表面为含有氨基的有机质，能与环氧树脂形成交联状物质，与树脂达到很好的相容性，能有效增加胶黏涂层的耐蚀性。
吕澍等[7]以双酚A和环氧氯丙烷为原料，通过缩聚反应制得环氧树脂。将硅烷偶联剂KH-570在酸催化下水解，得到水解物。探讨了KH-570及其水解物用量对环氧树脂胶黏剂拉伸剪切强度的影响。结果表明：在环氧树脂中添加KH-570或KH-570水解产物，胶黏剂的拉伸剪切强度由2.47MPa分别增加到5.23MPa和3.28MPa。通过对两者添加量不同量胶黏剂拉伸剪切强度的研究，当KH-570的用量为环氧树脂质量的15%、KH-570水解物与环氧树脂的质量比为5：5时，环氧树脂胶黏剂的拉伸剪切强度达到9.36MPa。 张大鹏等[8]研究了在预聚体中引入可室温交联的硅烷偶联剂，制备得到了一种单组份自交联的水性聚氨酯胶黏剂。当KH-550用量为预聚体质量分数的1.5%时，乳液稳定性良好，胶膜耐水性有所提高，胶黏剂的黏接性能达到最佳，复合薄膜PET/CPP的T剥离强度由未改性前的1.3N/15mm增大至1.7N/15mm，经过100℃水煮后，粘结强度并未降低，反而由1.0N/15mm增加到1.5N/15mm。
高杰等[9]以4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、聚醚多元醇（N-210）和聚己二酸己二醇酯（PHA）为主要原料，控制R=n（-NCO）/n（-OH）=2.0，制得PUR（湿固化聚氨酯热熔胶）的预聚体；然后以不同的硅烷偶联剂[如Y9669（N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷）、KH-550和KH-560等]作为PUR中部分端-NCO基的封端剂，制备SPUR（硅烷化PUR）。结果表明：Y9669是较理想的封端剂，能使SPUR的剪切强度增加37.23%；SPUR的硬度、热稳定性能随Y9669封端率增加而增大；SPUR的剪切强度随Y9669封端率增加呈先升后降态势，并且在Y9669封端率为20%时相对最大（17.73 MPa）。
硅烷偶联剂在胶黏剂中应用不仅能提高粘接力，而且能够改善干、湿粘接性能，提高胶黏剂的耐高温性能，并增强粘接件的耐久性。郭中宝等[10]在有机硅改性环氧树脂中添加硅烷偶联剂，通过对不同偶联剂及其添加比例的研究，得出以KH560对树脂的耐高温性能效果优于KH550，这是由于KH560特殊的分子结构在很大程度上提高了环氧树脂和有机硅的相容性，有利于提高环氧改性有机硅树脂的耐高温性能。W Brockmann等[11]用APES及GPMS硅烷偶联剂 ，采用了诸如混合法、浸入法等方法 ，并通过研究玻璃-玻璃 ，铝-铝胶接接头在老化试验后强度的研究，结果表明：偶联剂可以显著提高胶接接头的耐久性，老化试验后胶接强度比不用偶联剂的试件高1倍。任芳等[12]用硅烷偶联剂处理二元接枝氯丁胶，胶黏剂通过CR-A90在溶剂甲苯中与甲基丙烯酸甲酯进行接枝聚合成共聚物。通过性能测试得到最优工艺条件为：引发剂BPO占乳液总质量的0.5024%～0.5332%，硅烷偶联剂KH560用量控制在0.1%-0.5%范围内，反应温度为85℃，反应时间为3h，合成的胶黏剂具有良好的粘度和综合性能。
4.硅烷偶联剂在其他行业中的应用
硅烷偶联剂对金属进行预处理是新兴的、环保的表面处理工艺，可使涂层的附着力及耐
蚀性能显著提高，可替代传统的磷化和钝化处理[13]。近年来，硅烷偶联剂已广泛用作各种涂料和油墨的增粘剂，将硅烷偶联剂掺入乙烯基的丙烯酸酯、环氧基聚氨酯涂料中，可明显改善它们的粘结力及抗老化性能。硅烷偶联剂在涂料中应用时既可以用作底涂料，也可用作助剂加入涂料中。曾凡辉等[14]用硅烷偶联剂WD-60对环氧防腐涂料进行改性，制得了具有优异防腐功能的新型环氧涂料。研究了WD-60偶联剂对环氧防腐涂料附着力和耐盐雾腐蚀性能的影响，确定了WD-60偶联剂的最佳用量。结果表明当颜填料和有机溶剂经脱水处理，WD-60偶联剂的用量为1.0%时，可较大幅度地提高环氧涂料的附着力和耐盐雾腐蚀性能，此时环氧涂料的拉开法附着力为16.3 MPa，耐盐雾腐蚀达720 h。谢国先等[15]将硅烷偶联剂以合适的量直接加入到环氧树脂清漆中，并对硅烷偶联剂的水解特性，以及环氧涂料与钢铁基材的附着力进行了研究，研究发现硅烷偶联剂水解力很强且容易在涂层与基材之间形成化学键作用，将硅烷偶联剂直接添加到环氧涂料中能够显著地提高涂层对钢铁基材的附着力5-6MPa。
经硅烷偶联剂处理后的填料加入到橡胶中，可实现硅烷偶联剂与胶料的化学键合，提高填料的分散性，降低混炼时的黏度，缩短混炼时间，降低胶料黏度，改善挤出加工型，提高模压制品的外观及质量，还可减少粘辊等弊病。提高弹性模量，获得较高的拉伸强度及抗撕裂强度；减少压缩永久变形率；提高耐溶劑及耐磨性能；减少热集结，延长弹性寿命；稳定湿态下电气性能及降低透水率等。赵金义等[16]采用种硅烷偶联剂分别改性白炭黑补强SBR胶料，通过对物理性能和机械性能的研究表明在白炭黑的SBR胶料配方中加硅烷偶联剂，可以降低混炼胶料的门尼粘度，缩短硫化时间，提高生产效率，使用KH550，KH560，A172，Si694对白炭黑进行表面改性后，硫化胶料的综合力学性能都有不同程度的提高。
硅烷偶联剂在复合材料中主要作为表面改性剂，偶联剂改性是在粒子表面发生化学偶联反应，粒子表面经偶联剂处理后可以与有机物产生很好的相容性。李春桃等[17]采用A-171，A-151，DB-550，DB-570，DB-560，DB-580六种硅烷偶联剂对木粉进行改性后，与用DCP处理的高密度聚乙烯（HDPE）混合，利用单、双螺杆挤出机对改性混合物挤出成型，通过测试复合材料的力学性能、吸水率、微观形态等的测试，结果表明：A-171改性的木粉/HDPE复合材料的综合性能最好，可使复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度得到最大幅度的提高，耐水性最好。
水泥砂浆作为主要建筑材料之一，应用十分广泛，但其脆性大，韧性差，可使用一些韧性聚合物改善其抗折、抗压、抗冲击强度和韧性。但有机聚合物或纤维与水泥砂浆基体界面粘接性能不甚理想，可采用硅烷偶联剂对复合材料进行表面改性，明显改善复合砂浆的增强效果。苏达根等[18]通过红外光谱分析及砂浆强度测试，研究了硅烷偶联剂对不同种类复合水泥砂浆的稠度、分层度、抗折强度及抗压强度的影响。当硅烷偶联剂质量分数为1%时，苯丙乳改性水泥砂浆的抗折强度和抗压强度达到极大值，提高约20%。同时，还能提高水泥砂浆的稠度，添加经硅烷偶联剂处理的钢纤维，砂浆的抗折、抗压强度达到极大值，提高10%以上。
在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂进行表面处理已相当普遍，它能改善玻璃纤维与树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能。黄英等[19]采用硅烷偶联剂对玻璃纤维进行前处理，基于分子自组装膜（SAMs）吸附胶体钯颗粒的方法，成功地引发了在玻璃纤维表面的化学镀。研究了几种不同结构的硅烷偶联剂对玻璃纤维表面的修饰改性。XPS分析表明，不同的硅烷偶联剂都和玻璃纤维表面的硅发生了化学键合作用，SEM分析表明KH550处理后的玻璃纤维，其镀层的完整性和均匀性更好，该诱发化学镀的方法具有镀层厚度均匀，附着力强的优点。 5. 硅烷偶联剂的发展方向
硅烷偶联剂品种繁多，成为近年来发展较快的一类有机硅产品，随着高分子材料研究的
不断发展，对硅烷偶联剂的性能提出了更高的要求，从而促使人们研制和开发各种不同功能，不同要求的新产品，这些新结构的硅烷偶联剂对有机树脂具有更好的相容性，可以进一步促进聚合物的粘接，主要有以下几种类型[20]：
1.有机硅过氧化物偶联剂；
2.α-官能团硅烷偶联剂；
3.长链烷基硅烷偶联剂；
4.二官能团的硅烷偶联剂
5.新型高分子型偶联剂。
6.改性氨基硅烷偶联剂
相信硅烷偶联剂在未来的工业发展中会扮演着更重要的作用，同时会有更多种类的新产品出现
参考文献
[1] 田伏宗雄。 偶联剂对无机填料表面的处理技术[J]。 国外塑料，1991， 9（2）： 42-47
[2] 崔永，刑志国，吕振林。 偶联剂KH-550在改性环氧树脂胶黏SiC耐磨涂层中的应用[J]。 表面技术，2009， 38（1）： 20-22
[3] 段洪东 李鹏 徐桂云。 有机硅烷偶联剂对丙烯酸酯胶粘剂粘接作用的研究[J]。 中国胶黏剂，2000， 9（3）： 15-17
[4] 李坤远，杨汝平等。 KH550对环氧树脂胶黏剂粘接性能的影响[J]。 宇航材料工艺， 2013， 43（1）： 86-88
[5] 陈明安，谢玄，李慧中等。 硅烷偶联剂和固化温度LY12铝合金/环氧树脂黏结强度的影响[J]。 中国塑料， 2006， 20（1）： 74-78
[6] 袁清峰，高延敏，吕伟刚。 KH-550改性纳米SiO2对环氧胶黏剂性能的影响[J]。 化学与黏合， 2009， 31（3）： 26-28
[7] 吕澍，宋建华。 硅烷偶联剂及其水解物对环氧树脂拉伸剪切强度的影响[J]。 有机硅材料，2012， 26（5）： 332-335
[8] 张大鹏，何立凡，王海侨等。 硅烷偶联剂改性水性聚氨酯胶黏剂[J]。 北京化工大学学报（自然科学版），2011， 38（5）： 81-85
[9] 高杰，曹有名。 硅烷Y9669改性湿固化聚氨酯热熔胶的研制[J]。 中国胶黏剂，2013年03期：39-42
[10] 郭中宝，刘杰民，范慧俐等。 硅烷偶联剂对环氧改性有机硅树脂耐高温性能的影响[J]。化学建材，2003， 22（6）： 28-32
[11] W Brockmann， S Emrich， M Graf， 曲军。 硅烷偶联剂对玻璃及铝胶接耐久性的影响[J]。 粘接， 2000， 21（1）： 9-11
[12] 任芳，李珍超，孙加欣等。 改性二元接枝氯丁胶的制备及性能研究[J]。 浙江化工，2011，42（10）： 13-15
[13] 王雪明，李爱菊，李国丽等。 硅烷偶联剂在防腐涂层金属预处理中的应用研究[J]。 材料科学与工程学报，2005， 23（1）： 146-150
[14] 曾凡辉，姜其斌，陈宪宏。 硅烷偶联剂WD-60在环氧防腐涂料中的应用[J]。 涂料工业，2007， 37（1）： 27-28
[15] 谢国先，邱大建，李朝阳等。 硅烷偶联剂在环氧涂料中的应用[J]。 涂装与电镀，2007，年8月： 19-21
[16] 趙金义，毕雪铃，周丽铃，王伟，赵炳帅，硅烷偶联剂改性白炭黑在丁苯橡胶中的应用[J]。《青岛科技大学学报：自然科学版》2004年第2期 160-162
[17] 李春桃，王伟宏，王清文，谢延军，不同种类硅烷偶联剂改性木粉/HDPE复合材料的研究[J]。中国林学会木材科学分会第十二次学术研讨会论文集，2010年福建， 福州，706-709
[18] 苏达根，王小波。 硅烷偶联剂对复合水泥砂浆性能的影响[J]。 有机硅材料，2007，21（3）：143-146
[19] 黄英，时刻，廖梓珺。 硅烷偶联剂在导电玻璃纤维制备中的应用[J]。 西北工业大学学报，2006， 24（5）： 624-628
[20] 邬继荣，陈利民，许文东。 新型硅烷偶联剂研究进展[J]。 化工生产与技术， 2009，16（4）： 48-50