硅烷偶联剂的偶联作用机理及其在密封胶中的应用

硅烷偶联剂在密封胶中的应用非常广泛， 应用方式主要有底涂于被粘材料表面、 用于填料的表面改性、作为助剂与基础聚合物（基胶） 共混。

2.1 硅烷偶联剂用于底涂

自身具有较高强度的密封胶， 并非应用于所有的基材都会取得理想的粘接强度， 这可能是由于基材表面缺乏羟基， 亦可能与密封胶表面的活性基团有关。 以硅烷偶联剂为有效成分配制底涂液，涂覆于基材表面是提高粘接强度的有效手段之一。

杨曼等 ［１６］ 将含 ＫＳＡ（－ＮＣＯ基硅氧烷化合物） 的底涂液涂覆在玻璃基材上， 研究了其对聚氨酯密封胶粘接性能的影响， 结果表明当底涂液固含量为

１５％，底涂液与密封胶涂敷时间间隔为 １５ｍｉｎ时，剥离强度达到 ９．５Ｎ／ｍｍ，且为内聚破坏，在水中浸泡 ７ｄ后，剥离强度仅下降 ３２％。 向凯等人 ［１７］ 指出，对于不

同类型的建筑基材， 须选用不同的底涂才能达到理想的效果。值得注意的是，底涂液用量过大（硅烷偶联剂在界面处浓度过高） 反而会导致粘接强度下降 ［１２，１８］ 。 这可能是因为在界面处起作用的只有偶联剂的几个分子层， 过多的偶联剂会在界面处通过物理吸附或其他的作用形成疏松的“弱界面层”，减弱了硅烷偶联剂的“键桥”作用。

2.2 硅烷偶联剂用于填料颗粒的表面改性

二氧化硅、碳酸钙、二氧化钛等作为密封胶的填料，在密封胶的补强和增量等方面起着重要作用。 研究 ［１９］ 证明，ＣａＣＯ ３ 填料颗粒粒径越小、粒径分布宽度越窄，补强效果越好。 但是，即便是纳米级填料颗粒，也会因为颗粒表面存在的大量羟基而呈现强极性和强亲水性，进而形成网状聚集体，难以在有机相中充分分散，也就无法充分发挥出纳米效应 ［２０￣２２］ 。 胡文谦等 ［２３］ 研究了气相白炭黑的比表面积及表面特性对硅橡胶补强效果的影响，结果表明，对白炭黑进行疏水改性可有效改善填料颗粒在有机相中的分散性， 获得更高的交联密度，增强补强效果。近年来， 许多研究证明硅烷偶联剂是对填料颗粒进行表面修饰和改性的有效试剂。 王宇旋等 ［２４］ 用ＫＨ５５０、ＫＨ５６０和 ＫＨ５７０三种硅烷偶联剂对气相法白炭黑进行表面包覆， 研究三种改性白炭黑对聚氨酯密封胶的性能影响，结果表明经 ＫＨ５７０改性的白炭黑可用于制备综合性能最优的聚氨酯密封胶。 毋伟等 ［２５］ 的研究表明，硅烷偶联剂的分子结构对 ＳｉＯ ２的表面改性效果有着重要影响： 相比于 ＫＨ８５８而言，ＫＨ５７０因其结构中酯基的吸电子效应， 且形成π４４ 离域键，可削弱双键强度，易于通过聚合反应对颗粒表面进行进一步修饰。 故而，选择合适的硅烷偶联剂不仅对于提高密封胶性能有着重要作用， 更有望实现填料表面的精细设计甚至多重修饰。此外， 硅烷偶联剂的用量亦会对改性后的 ＳｉＯ ２形态造成一定影响 ［１３］ ： 偶联剂 ＫＨ５６０用量过少会致 ＳｉＯ ２ 颗粒表面仍含有少量物理吸附水；ＫＨ５６０用量过大，ＳｉＯ ２ 可具有良好的分散性，但难以形成良好的界面；进一步增加 ＫＨ５６０用量又会引起 ＳｉＯ ２ 表面形成有机膜。

2.3 硅烷偶联剂作为助剂与基础聚合物共混

硅烷偶联剂是密封胶制备过程中不可或缺的组分之一， 多以助剂的形式与基础聚合物及其他组分

共混 ［２６￣２８］ 。 此时，硅烷偶联剂须从聚合物内部迁移至界面处才能发挥作用。除此之外， 特殊结构的硅烷偶联剂还具有除水剂、助催化剂等作用。 有研究表明，一些结构的硅烷偶联剂（如乙烯基三甲氧基硅烷） 可作为除水剂除去胶料中含有的水分， 对于密封胶的储存稳定性和产品质量都有所提高 ［２９］ ；而一些具有双氨基结构的硅烷偶联剂中同时具有助催化作用， 其中伯氨基主要影响密封胶表干时间， 仲胺基主要影响密封胶的固化速度 ［３０］ 。 而设计具有特殊结构的硅烷偶联剂，可从一定程度上控制湿气扩散速度进而影响密封胶的交

联固化速度 ［３１］ 。

来自《硅烷偶联剂的偶联作用机理及其在密封胶中的应用》

杜慧翔， 黄活阳 ＊ ， 王文鹏， 张雅洁

（广东新展化工新材料有限公司，广东 中山 ５２８４４１）