目前，膠粘劑的應(yīng)用已浸透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中，在很多場合下，膠粘劑能有效地代替焊接、鉚接、螺接和其它機(jī)械聯(lián)接，為各生產(chǎn)戰(zhàn)線簡化工藝、節(jié)約能源、降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益提供了有效途徑。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)膠粘劑的性能及粘接技術(shù)提出了越來越高的要求。因不同材料具有不同的界面性能，在粘接過程中為了在膠粘劑和被粘物表面之間獲得一堅(jiān)固的粘接界面層，常利用含有反應(yīng)性基團(tuán)的偶聯(lián)劑與被粘物固體表面形成化學(xué)鍵來實(shí)現(xiàn)�？梢杂米髋悸�(lián)劑的物質(zhì)有有機(jī)硅烷類、鈦酸酯類、磷酸酯類以及某些有機(jī)酸等，其中又以硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用最為成熟。
⒈硅烷偶聯(lián)劑在有機(jī)膠粘劑中的作用
硅烷偶聯(lián)劑是能同時(shí)與極性物質(zhì)和非極性物質(zhì)產(chǎn)生一定結(jié)合力的化合物，其特點(diǎn)是分子中同時(shí)具有極性和非極性部分，可用通式表示為Y(CH2)nSiX3，其中Y表示烷基、苯基以及乙烯基、環(huán)氧基、氨基、巰基等有機(jī)官能團(tuán)，常與膠粘劑基體樹脂中的有機(jī)官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)結(jié)合；X表示氯基、甲氧基、乙氧基等，這些基團(tuán)易水解成硅醇而與無機(jī)物質(zhì)(玻璃、硅石、金屬、粘土等)表面的氧化物或羥基反應(yīng)，生成穩(wěn)定的硅氧鍵。因此，通過使用硅烷偶聯(lián)劑，可在無機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的界面之間架起“分子橋”，把兩種性質(zhì)完全不同的材料連接在一起，這樣就有效地改善了界面層的膠接強(qiáng)度。
在膠粘劑中加入硅烷偶聯(lián)劑不僅能提高粘合強(qiáng)度，而且還能改善膠粘劑的耐久性和耐濕熱老化性能。例如聚氨基甲酸酯雖然對(duì)許多材料具有較高的粘合力，但其耐久性不太理想，在加入硅烷偶聯(lián)劑后其耐久性可得到顯著改善。陳瑞珠等在研究鈦合金粘接件的濕熱耐久性問題時(shí)，通過在所用環(huán)氧膠粘劑中加入硅烷偶聯(lián)劑，使得膠接件在經(jīng)過濕熱老化后的剪切強(qiáng)度保留率由80%左右提高到97%左右。硅烷偶聯(lián)劑甚至可以直接用作膠粘劑，用于硅橡膠、氟橡膠、丁腈橡膠等與金屬的粘接，如膠粘劑CK-1和Chemlock 607(美國)即是硅烷類。
為改善有機(jī)膠粘劑的某些性能(如耐熱性、自熄性、尺寸穩(wěn)定性等)，或是為降低有機(jī)膠粘劑的成本，經(jīng)常要在膠粘劑中加入一些無機(jī)填料。如果預(yù)先用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)填料進(jìn)行處理，則因?yàn)樘盍媳砻娴臉O性基團(tuán)與硅烷偶聯(lián)劑發(fā)生了反應(yīng)，從而大大減少了填料與樹脂的結(jié)構(gòu)化作用，不僅使填料對(duì)膠粘劑基體樹脂的相容性和分散性大大提高，而且顯著降低了體系的粘度，因而可增大填料用量。然而并不是對(duì)所有的填料采用偶聯(lián)劑處理都有效，填料種類不同，效果上也有差別，有些甚至毫無效果。對(duì)于硅石、玻璃、鋁粉之類表面帶有大量羥基的填料，效果最好，而對(duì)于碳酸鈣、石墨、硼等表面不帶羥基的填料，則毫無效果。
⒉硅烷偶聯(lián)劑的使用方法
�、疟砻骖A(yù)處理法 將硅烷偶聯(lián)劑配成0.5～1%濃度的稀溶液，使用時(shí)只需在清潔的被粘表面涂上薄薄的一層，干燥后即可上膠。所用溶劑多為水、醇、或水醇混合物，并以不含氟離子的水及價(jià)廉無毒的乙醇、異丙醇為宜。除氨烴基硅烷外，由其它硅烷偶聯(lián)劑配制的溶液均需加入醋酸作水解催化劑，并將pH值調(diào)至3.5～5.5。長鏈烷基及苯基硅烷由于穩(wěn)定性較差，不宜配成水溶液使用。氯硅烷及乙酰氧基硅烷水解過程中伴隨有嚴(yán)重的縮合反應(yīng)，也不宜配成水溶液或水醇溶液使用，而多配成醇溶液使用。水溶性較差的硅烷偶聯(lián)劑，可先加入0.1～0.2%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的非離子型表面活性劑，然后再加水加工成水乳液使用。
�、七w移法 將硅烷偶聯(lián)劑直接加入到膠粘劑組分中，一般加入量為基體樹脂量的1～5%。涂膠后依靠分子的擴(kuò)散作用，偶聯(lián)劑分子遷移到粘接界面處產(chǎn)生偶聯(lián)作用。對(duì)于需要固化的膠粘劑，涂膠后需放置一段時(shí)間再進(jìn)行固化，以使偶聯(lián)劑完成遷移過程，方能獲得較好的效果。
實(shí)際使用時(shí)，偶聯(lián)劑常常在表面形成一個(gè)沉積層，但真正起作用的只是單分子層，因此，偶聯(lián)劑用量不必過多。
⒊硅烷偶聯(lián)劑的選用
在硅烷偶聯(lián)劑的兩類性能互異的基團(tuán)中，以Y基團(tuán)最重要，它直接決定硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用效果。只有當(dāng)Y基團(tuán)能和對(duì)應(yīng)的基體樹脂起反應(yīng)時(shí)，才能提高有機(jī)膠粘劑的粘接強(qiáng)度。一般要求Y基團(tuán)能與樹脂相溶并能起偶聯(lián)反應(yīng)，所以對(duì)于不同的樹脂，必須選擇含適當(dāng)Y基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑。當(dāng)Y為無反應(yīng)性的烷基或芳基時(shí)，對(duì)極性樹脂是不起作用的，但可用于非極性樹脂，如硅橡膠、聚苯乙烯等的膠接中。當(dāng)Y為反應(yīng)性官能基，如乙烯基、環(huán)氧基、巰基等時(shí)，要注意它與所用樹脂的反應(yīng)性及相溶性。氨基硅烷類偶聯(lián)劑是屬于通用型的，幾乎能與各種樹脂起偶聯(lián)作用，但聚酯樹脂除外。膠粘劑中常用的硅烷偶聯(lián)劑(見表1)。
4、硅烷偶聯(lián)劑的研究動(dòng)向
目前常用的硅烷偶聯(lián)劑為三烷氧基型，但三烷氧基型偶聯(lián)劑有可能降低基體樹脂的穩(wěn)定性，因而近年來二烷氧基型偶聯(lián)劑的研究和應(yīng)用得到重視。合成帶有活性硅烷基的高分子也是硅烷偶聯(lián)劑的發(fā)展方向之一，這種偶聯(lián)劑對(duì)膠粘劑中的樹脂具有更好的相容性，可在被粘物表面形成一個(gè)均一面，因而具有更好的粘接效果。過氧基硅烷也是近年來開始研究的一種偶聯(lián)劑，它的特點(diǎn)是在熱的作用下，偶聯(lián)劑分解生成自由基，可以與烯類聚合物發(fā)生交聯(lián)，從而促進(jìn)烯類聚合物的粘接。
