硅烷偶联剂用量计算

　　被处理物（基体）单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖，需先测定基体的Si－OH含量。已知，多数硅质基体的Si－OH含是来4-12个/μ㎡，因而均匀分布时，1mol硅烷偶联剂可覆盖约7500㎡的基体。具有多个可水解基团的硅烷偶联剂，由于自身缩合反应，多少要影响计算的准确性。若使用Y3SiX处理基体，则可得到与计算值一致的单分子层覆盖。但因Y3SiX价昂，且覆盖耐水解性差，故无实用价值。此外，基体表面的Si-OH数，也随加热条件而变化。例如，常态下Si－OH数为5.3个/μ㎡硅质基体，经在400℃或800℃下加热处理后，则Si－OH值可相应降为2.6个/μ㎡或＜1个/μ㎡。反之，使用湿热盐酸处理基体，则可得到高Si－OH含量；使用碱性洗涤剂处理基体表面，则可形成硅醇阴离子。

　　倘若不掌握填料的比表面积，则可先用1%（质量分数）浓度的硅烷偶联剂溶液处理填料，同时 改变浓度进行对比，以确定适用的浓度。

硅烷偶联剂的通式为RNSIX(4-N).式中R为非水解的、可与高分子聚合物结合的有机官能团。根据高分子聚合物的不同性质,R应与聚合物分子有较强的亲和力或反应能力,如、乙烯基、氨基、环氧基、巯基、酰氧丙基等。X为可水解基团，遇水溶液、空气中的水分或无机物表面吸附的水分均可引起分解与无机物表面有较好的反应性。典型的X基团有烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等;的则是和乙氧基，它们在偶联反应中分别生成和乙醇副产物。由于氯硅烷在偶联反应中生成有腐蚀性的副产物因此要酌情使用。

硅烷偶联剂的应用大致可归纳为如下三个方面：

       一.表面处理

      能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，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，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高。在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍，用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%，其中用得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、酰氧基硅烷等。

      二.填充塑料

可预先对填料进行表面处理，也可直接加入树脂中。能改善填料在树脂中的分散性及粘合力，改善无机填料与树脂之间的相容性，改善工艺性能和提高填充塑料（包括橡胶）的机械、电学和耐气候等性能。

      三.用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂

     能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。 硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。硅烷偶联剂作为增粘剂的作用原理在于它本身有两种基团；一种基团可以和被粘的骨架材料结合；而另一种基团则可以与高分子材料或粘接剂结合，从而在粘接界面形成强力较高的化学键，大大改善了粘接强度。硅烷偶联剂的应用一般有三种方法：一是作为骨架材料的表面处理剂；二是加入到粘接剂中，三是直接加入到高分子材料中。从充分发挥其效能和降低成本的角度出发，前两种方法较好。

偶联剂的功能就在于将聚合物结构

与可变形层理论相对，约束层理论认为在无机填料硅烷偶联剂,硅69,橡胶弹性耐磨剂,橡胶助剂,硅烷偶联剂区域内的树脂应具有某种介于无机填料和基质树脂之间的模量，而偶联剂的功能就在于将聚合物结构“紧束”在相间区域内。从增强后的复合材料的性能来看，要获得粘接力和耐水解性能，需要在界面处有一约束层。 至于钛酸酯偶联剂，其在热塑体系中及含填料的热固性复合物中与有机聚合物的结合，主要以长链的相溶和相互缠绕为主，并和无机填料形成共价键。