硅烷偶联剂的偶联机理及研究现状.pdfVIP

维普资讯 30 江 西 化 工 2003年第 2期 硅烷偶联剂的偶联机理及研究现状 高红云 张招贵 (南昌大学化学系 南昌 330047) 摘 要硅烷偶联剂是应用最广 的一类偶联剂。本文主要论述其偶联机理 、常用 品 种和研究现状 。 一 关键词 硅烷偶联剂 偶联机理 研究现状 1、前言 同化学性质基团(有机官能基团和可水解基团) 硅烷偶联剂最早是于本世纪 4o年代 由美 的硅烷，其经典产物可用通式 (YR)six4一表示 国联合碳化物公司(UCC)和道康 宁公司(Dcc) (n=1，2)。式中YR为非水解有机基团，Y包括 首先为发展玻璃纤维增强塑料而开发的 ，最初 链烯基 (主要为 Vi)以及末端带有 Q，NH2，SH， 把它作为玻璃纤维的表面处理剂而用在玻璃纤 N3，OCOMe，CH=cI-I2，NCO等官能团的烃基；X 维增强塑料 中。1947年 RalphKW 等…发现用 为可进行水解反应并生成 S卜-OH的基 团，包括 烯丙基三乙氧基硅烷处理玻璃纤维而制成的聚 C1。OMe，OEt，OC2H4OCH3，OSiMe，及 OAc等 (最 酯复合材料可以得到双倍的强度，从而开创 了 常见的是 OMe，OEt)，能够与无机材料发生化学 硅烷偶联剂实际应用 的历史，并极大地刺激 了 反应 ，或吸附在材料表面，从而提高与无机材料 硅烷偶联剂的研究与发展。从 5o年代至 6o年 的亲和性。x、Y为两类反应特性不 同的活性基 代，相继出现了氨基和改性氨基硅烷 ，以后又开 团。其中x易与无机物或矿物质如玻璃、硅石、 发了耐热硅烷、阳离子硅烷、重氮和叠氮硅烷以 陶土、粘土、滑石、二氧化钛和一些金属如铝、 及 a一官能团硅烷等等。随着一系列新型硅烷 钛、硅、铁、铜、锌等的键合能力 。而 Y则易与 偶联剂的问世 ，特别是它们独特的性能与显著 有机物中的树脂 、橡胶等产物有 良好的结合[33]。 的改性效果使其应用领域不断扩大，产量大幅 正是由于硅烷偶联剂分子中间进存在亲有机和 度上升 ，据 2001年 8月报道 ，我国硅烷偶联剂 亲无机的两种功能团，可以把两种不 同化学结 年产能力达 10000吨左右 ，可与美国、德 国相抗 构类型和亲和力相差很大的材料在界面连接起 衡 【。硅烷偶联剂是继有机硅工业中三大产品 来 ，增加涂料和无机底层及颜料 ，填料与树脂基 — — 硅油、硅橡胶、硅树脂之后 的第四大部类 。 料间的结合。 其在有机硅工业中的地位 日趋重要。已成为现 2．2 硅烷偶联剂的偶联机理 代有机硅工业 ，有机高分子工业，复合材料工业 早在 6o年代 即研究 了玻璃纤维增强塑料 及相关高技术领域 中不可缺少的配套化学助 的机理。新近 ，人们进一步应用新型分析仪器 剂 ，而且是一种重要的高科技含量 ，高附加值的 为手段，研究剖析 了材料界面状态 ，对 吸附。反 有机硅产品。 应状态 ，聚合物基体的黏接 ，复合材料的补强及 2、硅烷偶联剂的结构特征及作用机理 老化等过程有了进一步的了解 ，从而提出了化 2．1 硅烷偶联剂的结构特征 学键合和物理吸附解释。其中化学键合模型被 硅烷偶联剂是一类分子中同时含有两种不 认为是比较成功的一种解释。