硅烷偶联剂是由硅氯仿（HSiCl3）和带有反响性基团的不饱和烯烃在铂氯酸催化下加成，再经醇解而得。硅烷偶联剂实质上是一类具有有机官能团的硅烷，在其分子中一起具有能和无机质资料（如玻璃、硅砂、金属等）化学联系的反响基团及与有机质资料（合成树脂等）化学联系的反响基团。
通式如图，
此处，n=0～3；X－可水解的基团；Y一有机官能团，能与树脂起反响。X 通常是氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基等，这些基团水解时即生成硅醇（Si(OH)3）,而与无机物质联系,构成硅氧烷。Y是乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基或脲基。这些反响基可与有机物质反响而联系。 因而，经过运用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起"分子桥"，把两种性质悬殊的资料衔接在一起进步复合资料的功能和添加粘接强度的效果。 硅烷偶联剂的这一特性最早运用于玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）上，作玻璃纤维的外表处理剂，使玻璃钢的机械功能、电学功能和抗老化功能得到很大的进步,在玻璃钢工业中的主要性早已得到公认。
当前，硅烷偶联剂的用处已从玻璃纤维增强塑料（FRP）扩大到玻璃纤维增强热塑性塑料（FRTP）用的玻璃纤维外表处理剂、无机填充物的外表处理剂以及密封剂、 树脂混凝土、水交联性聚乙烯、树脂封装资料、壳型外型、轮胎、带、涂料、胶粘剂、研磨资料（磨石）及其它的外表处理剂。在硅烷偶联剂这两类功能互异的基团中，以Y基团最主要、它对成品功能影响很大，起决议偶联剂的功能效果。只有当Y基团能和对应的树脂起反响， 才干使复合资料的强度进步。通常需求Y基团要与树脂相容并能起偶联反响。
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硅烷偶联剂的运用大致可概括为三个方面：
（一）用于玻璃纤维的外表处理，能改进玻璃纤维和树脂的粘合功能，大大进步玻璃纤维增强复合资料的强度、电气、抗水、抗气候等功能，即便在湿态时，它对复合资料机械功能的进步，效果也非常明显。当前，在玻璃纤维中运用硅烷偶联剂已适当遍及，用于这一方面的硅烷偶联剂约占其耗费总量的50％，其中用得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。
（二）用于无机填料填充塑料。可预先对填料进行外表处理，也可直接参加树脂中。能改进填料在树脂中的涣散性及粘合力，改进工艺功能和进步填充塑料（包含橡胶）的机械、电学和耐气候等功能。
（三）用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂，能进步它们的粘接强度、耐水、耐气候等功能。 硅烷偶联剂通常能够处理某些资料长期以来无法粘接的难题。硅烷偶联剂作为增粘剂的效果原理在于它本身有两种基团；一种基团能够和被粘的骨架资料联系；而另一种基团则能够与高分子资料或粘接剂联系，然后在粘接界面构成强力较高的化学键，大大改进了粘接强度。硅烷偶联剂的运用通常有三种办法：一是作为骨架资料的外表处理剂；二是参加到粘接剂中，三是直接参加到高分子资猜中。从充沛发挥其效能和降低成本的视点动身，前两种办法较好。
硅烷偶联剂在胶粘剂工业的详细运用有如下几个方面：
①在结构胶粘剂中金属与非金属的胶接，若运用硅烷类增粘剂，就能与金属氧化物缩合，或跟另一个硅烷醇缩合，然后使硅原子与被胶物外表紧紧接触。如在丁腈酚醛结构胶中参加硅烷作增粘剂，能够明显进步胶接强度。
②在胶接玻璃纤维方面国内外已遍及采用硅烷作处理剂。它能与界面发作化学反响，然后进步胶接强度。例如，氯丁胶胶接若不用硅烷作处理剂时，胶接剥离强度为1.07公斤／公分2，若用氨基硅烷作处理剂，则胶接的剥离强度为8.7公斤／公分2。
③在橡胶与别的资料的胶接方面，硅烷增粘剂具有特别的功用。它明显地进步各种橡胶与其它资料的胶接强度。例如，玻璃与聚氨酯橡胶胶接时，若不用硅烷作处理剂，胶的剥离强度为0.224公斤／公分2，若加硅烷时，剥离强度则为7.26公斤／公分2。
④正本无法用通常粘接剂处理的粘接疑问有时可用硅烷偶联剂处理。如铝和聚乙烯、硅橡胶与金属、硅橡胶与有机玻璃，都可依据化学键理论，挑选相应的硅烷偶联剂，得到满足的处理。例如，用乙烯基三过氧化叔丁基硅烷（Y一4310）可使聚乙烯与铝箔相粘合；用丁二烯基三乙氧基硅烷可使硅橡胶与金属的扯离强度到达21.6～22.4公斤／公分2。通常的粘接剂或树脂合作运用偶联剂后不仅能进步粘合强度，更主要的是添加粘合力的耐水性及耐久性。如聚氨基甲酸酯和环氧树脂对很多资料尽管具有高的粘合力，但粘合的耐久性及耐水性不太抱负；参加硅烷偶联剂后，这方面的功能可得到明显的改进。
硅烷偶联剂的其它方面运用还包含：
①使固定化酶附着到玻璃基材外表，
②油井钻探中防砂，
③使砖石外表具有憎水性，
④经过防吸湿效果，使荧光灯涂层具有较高的外表电阻；
⑤进步液体色谱柱中有机相对玻璃外表的吸湿功能。
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(1)外表预处理法 将硅烷偶联剂配成 0.5～1%浓度的稀溶液，运用时只需在清洗的被粘外表涂上薄薄的一层，枯燥后即可上胶。所用溶剂多为水、醇、或水醇混合物，并以不含氟离子的水及价廉无毒的乙醇、异丙醇为宜。除氨烃基硅烷外，由其它硅烷偶联剂制造的溶液均需参加醋酸作水解催化剂，并将 pH 值调至 3.5～5.5。长链烷基及苯基硅烷因为稳定性较差，不宜配成水溶液运用。氯硅烷及乙氧基硅烷水解进程中随同有严峻的缩合反响，也不宜配成水溶液或水醇溶液运用，而多配成醇溶液运用。水溶性较差的硅烷偶联剂，可先参加 0.1～0.2%(质量分数)的非离子型外表活性剂，然后再加水加工成水乳液运用。
(2)搬迁法 将硅烷偶联剂直接参加到胶粘剂组分中，通常参加量为基体树脂量的1～5%。涂胶后依托分子的扩散效果，偶联剂分子搬迁到粘接界面处发生偶联效果。关于需求固化的胶粘剂，涂胶后需放置一段时刻再进行固化，以使偶联剂完成搬迁进程，方能取得较好的效果。
实际运用时，偶联剂常常在外表构成一个堆积层，但真实起效果的只是单分子层，因而，偶联剂用量不用过多。
硅烷偶联剂的运用办法主要有外表预处理法和直接参加法，前者是用稀释的偶联剂处理填料外表，后者是在树脂和填料预混时，参加偶联剂的原液。硅烷偶联剂配成溶液，有利于硅烷偶联剂在资料外表的涣散，溶剂是水和醇制造成的溶液，溶液通常为硅烷（20%）、醇（72%）、水（8%），醇通常为乙醇（对乙氧基硅烷）甲醇（对甲氧基硅烷）及异丙醇（对不易溶于乙醇、甲醇的硅烷）因硅烷水解速度与PH值有关，中性最慢，偏酸、偏碱都较快，因而通常需调理溶液的PH值，除氨基硅烷外，别的硅烷可参加少数醋酸，调理PH值至4—5，氨基硅烷因具碱性，不用调理。因硅烷水解后，不能久存，最佳现配现用，最佳在一小时内用完。
下面是一些详细运用，以供用户参阅：
（1）、预处理填料法：将填料放入固体拌和机(高速固体拌和机HENSHEL（亨舍尔）或V型固体拌和机等)，并将上述硅烷溶液直接喷洒在填料上并拌和，转速越高，涣散效果越好。通常拌和在10—30分钟（速度越慢，时刻越长），填料处理后应在120摄氏度烘干（2小时）。
（2）硅烷偶联剂水溶液（玻纤外表处理剂）：玻纤外表处理剂常富含：成膜剂、抗静电剂、外表活性剂、偶联剂、水。偶联剂用量通常为玻纤外表处理剂总量的0.3%—2%，将5倍水溶液首先用有机酸或盐将PH值调至一定值，在充沛拌和下，参加硅烷直到通明，然后参加其他组份，关于难溶的硅烷，可用异丙醇助溶。在拉丝进程中将玻纤外表处理剂喷洒在玻纤上枯燥，除去溶剂及水份即可。
（3）底面法：将5%—20%的硅烷偶联剂的溶液同上面所述，经过涂、刷、喷，浸渍处理基材外表，取出室温晒干24小时，最佳在120℃下烘烤15分钟。
（4）直接参加法：硅烷亦可直接参加填料/树脂的混合物中，在树脂及填料混合时，硅烷可直接喷洒在混猜中。偶联剂的用量通常为填料用量的0.1%—2%，（依据填料直径尺度决议）。然后将加过硅烷的树脂/填料进行模塑（挤出、压塑、涂覆等）。
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在硅烷偶联剂的两类功能互异的基团中，以 Y基团最主要，它直接决议硅烷偶联剂的运用效果。只有当 Y 基团能和对应的基体树脂起反响时，才干进步有机胶粘剂的粘接强度。通常需求 Y 基团能与树脂相溶并能起偶联反响，所以关于不同的树脂，有必要挑选含适当 Y 基团的硅烷偶联剂。
当Y为无反响性的烷基或芳基时，对极性树脂是不起效果的，但可用于非极性树脂，如硅橡胶、聚苯乙烯等的胶接中。当Y含反响性官能基，要注意它与所用树脂的反响性及相容性。当Y含氨基时，是归于催化性的，能在酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛的聚合中作催化剂，也可作为环氧和聚氨酯树脂的固化剂，这时偶联剂彻底参与反响，构成新键。氨基硅烷类的偶联剂是归于通用型的,简直能与各种树脂起偶联效果，但聚酯树脂例外。x 基团的品种对偶联效果没有影响。因而，依据Y基团中反响基的品种，硅烷偶联剂也别离称为乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷等，这几种有机官能团硅烷是最常用的硅烷偶联剂。
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当前常用的硅烷偶联剂为三烷氧基型，但三烷氧基型偶联剂有也许下降基体树脂的安稳性，因此这些年二烷氧基型偶联剂的研讨和运用得到重视。
组成带有活性硅烷基的高分子也是硅烷偶联剂的发展方向之一，这种偶联剂对胶粘剂中的树脂具有非常好的相容性，可在被粘物外表构成一个均一面，因此具有非常好的粘接效果。
过氧基硅烷也是这些年开端研讨的一种偶联剂，它的特点是在热的效果下，偶联剂分化生成自由基，能够与烯类聚合物发作交联，然后推进烯类聚合物的粘接。
硅烷偶联剂新开发的一项主要运用是用于出产水交联聚乙烯，这项技能是美国道康宁公司开发的，当前已商业化。这些年，国内在用有机硅乳液处理毛纺织物的实验中，发现用硅烷偶联剂与有机硅乳液并用，能够进步毛纺织物的服用功能。
硅烷偶联剂运用效果的好坏很大程度上取决于其在无机-有机界面的涣散性，涣散得越好，其运用效果就越好、用量越少；但高涣散性往往会导致加工费用的增加。在实践的运用中，可依据具体情况，灵敏地选用下述办法：
1、无机物粉体资料外表预处理法——关于无机物粉体资料，可利用高速拌和设备用SilinkTM硅烷偶联剂对其进行外表处理。硅烷可直接参加，也可稀释后再参加，参加办法以喷洒为好。通常拌和10~30分钟，若用硅烷溶液，填料处理后应在120℃下烘干约1~2小时，以除去水分和有机溶剂。SilinkTM硅烷偶联剂的用量约为粉体的0.5%~ 1.5%，依据粉体资料的细度、比外表积、加工条件和功能需求等因素进行调整。
2、无机物资料底面法——关于面积较大的基材，可用20%含量的SilinkTM硅烷偶联剂溶液进行涂、刷、喷或浸渍。打底后室温晒干24小时（最佳在120℃下烘烤15分钟），最终再进行树脂的涂、刷施工。
3、参加树脂法——关于液体树脂，可将SilinkTM硅烷偶联剂直接参加，拌和加以涣散；关于固体树脂，可将硅烷制成母料，运用时参加树脂中。上述两种办法都能进步SilinkTM硅烷偶联剂的涣散性，用量约为树脂质量份的0.3%~1%。
4、简单共混法——该法是直接将SilinkTM硅烷偶联剂在出产时与其它助剂一同直接参加到树脂和填猜中进行拌和共混，长处是技能较简单，缺陷是涣散性欠安、用量较大。SilinkTM硅烷偶联剂的用量约为填料质量份的0.5%~2%。
总则：
1．在所有运用领域中，硅烷只有在充沛水解的情况下才干发作效果，但这不并意味着必定要在系统中加水。资猜中吸附和联系的水及空气中的水通常能满意其水解的需求，是不是先行水解，取决于具体情况。
2．水解后的硅烷安稳性较差，有用期较短，应现配现用，不宜久存。
3．硅烷的溶剂通常为水、醇或其混合物，无需去离子水，但切勿运用富含氟离子的水，醇则以价廉无毒的乙醇和异丙醇为宜，丙酮和四氯化碳易于氨基硅烷反响，不能作为溶剂运用。甲苯和乙醚也是可供挑选的溶剂。
4．水溶液中的硅烷浓度不宜过高，通常为5%以下，否则硅烷水解产品的自聚速度会显着加快，易致溶液分层，影响运用和贮存。
5．氨基硅烷可在碱性条件下水解，而非氨基硅烷应在PH值3~5的条件下水解，通常用醋酸调节PH值。
6．长链硅烷和苯基硅烷因为水解安稳性差，不宜制成水溶液运用。而关于难溶于水的硅烷，可参加0.1~0.2%的非离子型外表活性剂，制成乳液运用。
当前，胶粘剂的运用已渗透到国民经济的各个领域中，在很多场合下，胶粘剂能有用地替代焊接、铆接、螺接和其它机械联接，为各出产战线简化技能、节约能源、下降本钱、进步经济效益供给了有用途径。跟着科学技能的飞速发展，对胶粘剂的功能及粘接技能提出了越来越高的需求。因不一样资料具有不一样的界面功能，在粘接进程中为了在胶粘剂和被粘物外表之间取得一巩固的粘接界面层，常利用富含反响性基团的偶联剂与被粘物固体外表构成化学键来完成。能够用作偶联剂的物质有有机硅烷类、钛酸酯类、磷酸酯类以及某些有机酸等，其间又以硅烷偶联剂的运用最为成熟。
⒈硅烷偶联剂在有机胶粘剂中的效果
硅烷偶联剂是能一起与极性物质和非极性物质发作必定联系力的化合物，其特点是分子中一起具有极性和非极性有些，可用通式表明为Y(CH2)nSiX3，其间Y表明烷基、苯基以及乙烯基、环氧基、氨基、巯基等有机官能团，常与胶粘剂基体树脂中的有机官能团发作化学联系；X表明氯基、甲氧基、乙氧基等，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)外表的氧化物或羟基反响，生成安稳的硅氧键。因此，通过运用硅烷偶联剂，可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”，把两种性质彻底不一样的资料衔接在一同，这样就有用地改进了界面层的胶接强度。
在胶粘剂中参加硅烷偶联剂不仅能进步粘合强度，并且还能改进胶粘剂的耐久性和耐湿热老化功能。例如聚氨基甲酸酯虽然对很多资料具有较高的粘合力，但其耐久性不太抱负，在参加硅烷偶联剂后其耐久性可得到明显改进。陈瑞珠等在研讨钛合金粘接件的湿热耐久性问题时，通过在所用环氧胶粘剂中参加硅烷偶联剂，使得胶接件在通过湿热老化后的剪切强度保存率由80%摆布进步到97%摆布。硅烷偶联剂乃至能够直接用作胶粘剂，用于硅橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶等与金属的粘接，如胶粘剂CK－1和Chemlock 607(美国)便是硅烷类。
为改进有机胶粘剂的某些功能(如耐热性、自熄性、尺寸安稳性等)，或是为下降有机胶粘剂的本钱，常常要在胶粘剂中参加一些无机填料。如果预先用硅烷偶联剂对填料进行处理，则因为填料外表的极性基团与硅烷偶联剂发作了反响，然后大大减少了填料与树脂的结构化效果，不仅使填料对胶粘剂基体树脂的相容性和涣散性大大进步，并且明显下降了系统的粘度，因此可增大填料用量。然而并不是对所有的填料选用偶联剂处理都有用，填料品种不一样，效果上也有差别，有些乃至毫无效果。关于硅石、玻璃、铝粉之类外表带有很多羟基的填料，效果最佳，而关于碳酸钙、石墨、硼等外表不带羟基的填料，则毫无效果。
⒉硅烷偶联剂的运用办法
⑴外表预处理法 将硅烷偶联剂配成0.5～1%浓度的稀溶液，运用时只需在清洁的被粘外表涂上薄薄的一层，枯燥后即可上胶。所用溶剂多为水、醇、或水醇混合物，并以不含氟离子的水及价廉无毒的乙醇、异丙醇为宜。除氨烃基硅烷外，由其它硅烷偶联剂制造的溶液均需参加醋酸作水解催化剂，并将pH值调至3.5～5.5。长链烷基及苯基硅烷因为安稳性较差，不宜配成水溶液运用。氯硅烷及乙酰氧基硅烷水解进程中随同有严峻的缩合反响，也不宜配成水溶液或水醇溶液运用，而多配成醇溶液运用。水溶性较差的硅烷偶联剂，可先参加0.1～0.2%(质量分数)的非离子型外表活性剂，然后再加水加工成水乳液运用。
⑵搬迁法 将硅烷偶联剂直接参加到胶粘剂组分中，通常参加量为基体树脂量的1～5%。涂胶后依靠分子的扩散效果，偶联剂分子搬迁到粘接界面处发作偶联效果。关于需求固化的胶粘剂，涂胶后需放置一段时间再进行固化，以使偶联剂完成搬迁进程，方能取得较好的效果。
实践运用时，偶联剂常常在外表构成一个堆积层，但真实起效果的仅仅单分子层，因此，偶联剂用量不用过多。
⒊ 硅烷偶联剂的选用
在硅烷偶联剂的两类功能互异的基团中，以Y基团最主要，它直接决议硅烷偶联剂的运用效果。只有当Y基团能和对应的基体树脂起反响时，才干进步有机胶粘剂的粘接强度。通常需求Y基团能与树脂相溶并能起偶联反响，所以关于不一样的树脂，必须挑选含恰当Y基团的硅烷偶联剂。当Y为无反响性的烷基或芳基时，对极性树脂是不起效果的，但可用于非极性树脂，如硅橡胶、聚苯乙烯等的胶接中。当Y为反响性官能基，如乙烯基、环氧基、巯基等时，要注意它与所用树脂的反响性及相溶性。氨基硅烷类偶联剂是归于通用型的，简直能与各种树脂起偶联效果，但聚酯树脂在外。胶粘剂中常用的硅烷偶联剂(见表1)。
4、硅烷偶联剂的研讨意向
当前常用的硅烷偶联剂为三烷氧基型，但三烷氧基型偶联剂有也许下降基体树脂的安稳性，因此这些年二烷氧基型偶联剂的研讨和运用得到重视。组成带有活性硅烷基的高分子也是硅烷偶联剂的发展方向之一，这种偶联剂对胶粘剂中的树脂具有非常好的相容性，可在被粘物外表构成一个均一面，因此具有非常好的粘接效果。过氧基硅烷也是这些年开端研讨的一种偶联剂，它的特点是在热的效果下，偶联剂分化生成自由基，能够与烯类聚合物发作交联，然后推进烯类聚合物的粘接。