道康寧硅烷偶聯(lián)劑的廣泛應(yīng)用

硅烷作為含硅薄膜和涂層的應(yīng)用已從傳統(tǒng)的微電子產(chǎn)業(yè)擴(kuò)展到鋼鐵、機(jī)械、化工和光學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。含硅涂層可使普通鋼的高溫耐氧化能力提高到10萬倍以上,也可使其它金屬的高溫化學(xué)穩(wěn)定性大大改善，使內(nèi)燃機(jī)葉片的耐蝕性明顯增強(qiáng)，道康寧硅烷偶聯(lián)劑使各種材料和零件之間的粘結(jié)強(qiáng)度大幅度提高，道康寧硅烷偶聯(lián)劑使汽車發(fā)動(dòng)機(jī)零件的壽命延長(zhǎng)，也可改變玻璃的反射和透射性能，從而得到顯著的節(jié)能和裝飾效果。在浮法玻璃生產(chǎn)過程中用硅烷在玻璃表面涂敷一層反光層其粘附力極強(qiáng)在長(zhǎng)期陽(yáng)光照射下不褪色, 透光率只有普通玻璃的1 /3; 用氮化硅涂敷的大面積多晶硅電池( BSNSC) 已達(dá)到15. 7%的。這種被稱為IPN的理論被廣泛采用，用來解釋有機(jī)物和無機(jī)物的粘合機(jī)理。用硅烷氣相沉積技術(shù)制造各種含硅薄膜在高技術(shù)中的應(yīng)用還在與日俱增。

道康寧硅烷偶聯(lián)劑種類和用量對(duì)改性鋁性能的影響

為了研究硅烷偶聯(lián)劑種類和用量對(duì)改性鋁性能的影響，南京能德新材料公司針對(duì)不同種類的硅烷偶聯(lián)劑改性處理顏料鋁做了實(shí)驗(yàn)。

通過實(shí)驗(yàn)，我們得知未改性的顏料鋁具有疏水性，無法分散在水性體系中，全部漂浮于水面；相比其他三種硅烷偶聯(lián)劑，而經(jīng)道康寧硅烷偶聯(lián)劑WD-60表面改性后的顏料鋁，能大部分懸浮在水性體系中，親水性較好，光澤性略有降低但不明顯。本研究初步選用WD-60硅烷偶聯(lián)劑作為鋁顏料表面改性劑。按可水解基團(tuán)官能度分為三官能和雙官能兩種，其中三官能占市場(chǎng)絕大部分。

硅烷偶聯(lián)劑的用量以其在水解溶液中的濃度來表示。

通過實(shí)驗(yàn)可以表明，當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑含量較少時(shí)，顏料鋁部分漂浮于水面，因?yàn)閃D-60未能完全包覆于鋁表面形成致密親水性包覆膜層；當(dāng)WD-60含量較高時(shí)，鋁顏料發(fā)生部分沉淀，顏料光澤性明顯降低，因?yàn)轭伭媳砻孢^多的硅烷偶聯(lián)劑發(fā)生縮聚反應(yīng)導(dǎo)致團(tuán)聚下沉。道康寧硅烷偶聯(lián)劑試驗(yàn)現(xiàn)象表明：經(jīng)用量為5%的WD-60硅烷偶聯(lián)劑包覆改性后的顏料鋁在水性體系中分散穩(wěn)定性明顯提高，顏料外觀基本沒有發(fā)生變化。剩下的2個(gè)Si-OH，或與其他硅烷中的Si-OH縮合，或呈游離狀態(tài)。

道康寧硅烷偶聯(lián)劑與硅微粉的作用機(jī)理

硅烷偶聯(lián)劑比較成熟的作用機(jī)理是化學(xué)鍵結(jié)合理論：硅烷偶聯(lián)劑中含有兩類不同的化學(xué)官能團(tuán)，道康寧硅烷偶聯(lián)劑它的一端能與無機(jī)材料OH反應(yīng)，形成氫鍵，并在一定的條件下縮合、脫水和固化，形成共價(jià)鍵；但另一個(gè)問題又出現(xiàn)了，涂料中的殘余活性基團(tuán)如Si-OH、Si-OR在后期的大氣老化過程中會(huì)慢慢地發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，從而也會(huì)使漆膜變脆導(dǎo)致開裂。另一端又能與有機(jī)高分材料結(jié)合，從而使有機(jī)高分子材料-硅烷偶聯(lián)劑-無機(jī)材料之間產(chǎn)生一種良好的界面結(jié)合，將兩種性質(zhì)差異較大的材料牢固的結(jié)合在一起。

道康寧硅烷偶聯(lián)劑該反應(yīng)過程分為四步：

步是硅烷偶聯(lián)劑中與Si相連的3個(gè)水解基團(tuán)與水反應(yīng)，生成硅醇；

第2步是硅醇之間脫水，縮合成Si-OH的低聚硅氧烷；

第3步是低聚硅氧烷的Si-OH與硅微粉表面上的OH反應(yīng)，形成氫鍵；

第4步是在加熱的過程中產(chǎn)生縮合、脫水及固化反應(yīng)，達(dá)到與硅微粉形成牢固的共價(jià)鍵結(jié)合。剩下的兩個(gè)Si-OH或者與其它硅烷偶聯(lián)劑中的Si-OH縮合，或者保持游離狀態(tài)。

道康寧硅烷偶聯(lián)劑作用及功能

硅烷作用的機(jī)理和功能

當(dāng)有機(jī)材料和無機(jī)材料共混時(shí)，有機(jī)硅在兩種材料表面顯示出親和力。有機(jī)硅的這種雙向功能，被稱為硅烷分子的雙向反應(yīng)。硅烷通過化學(xué)作用，在有機(jī)物和無機(jī)物兩種材料的縫隙間搭起了橋梁。當(dāng)X活性基團(tuán)水解時(shí)，使Si-X能化為Si-OH，而Si-OH與被處理的硅微粉表面的OH形成氫鍵，同時(shí)進(jìn)行加熱，產(chǎn)生縮合脫水反應(yīng)，形成其價(jià)鍵結(jié)合。由于硅烷的作用，兩種材料形成了持久的化學(xué)粘接，因此提高了礦物復(fù)合材料的耐久性能。當(dāng)有許多其它材料共混時(shí)，硅烷被稱為偶聯(lián)劑，是具用雙向反應(yīng)的材料，在不同材料間搭起橋梁。