硅烷偶联剂是能同时与极性物质和非极性物质产生一定结合力的化合物,其特点是分子中同时具有极性和非极性部分,可用通式表示为y(ch2)nsix3,其中y表示烷基、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生化学结合;x表示氯基、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)表面的氧化物或羟基反应,生成稳定的硅氧键。
因此,通过使用硅烷偶联剂,可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”,把两种性质完全不同的材料连接在一起,这样就有效地改善了界面层的胶接强度。在胶粘剂中加入硅烷偶联剂不仅能提高粘合强度,而且还能改善胶粘剂的耐久性和耐湿热老化性能。例如聚氨基甲酸酯虽然对许多材料具有较高的粘合力,但其耐久性不太理想,在加入硅烷偶联剂后其耐久性可得到显著改善。陈瑞珠等在研究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加入硅烷偶联剂,使得胶接件在经过湿热老化后的剪切强度保留率由80%左右提高到97%左右。
硅烷偶联剂甚至可以直接用作胶粘剂,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chemlock607(美国)即是硅烷类。为改善有机胶粘剂的某些性能(如耐热性、自熄性、尺寸稳定性等),或是为降低有机胶粘剂的成本,经常要在胶粘剂中加入一些无机填料。如果预先用硅烷偶联剂对填料进行处理,则因为填料表面的极性基团与硅烷偶联剂发生了反应,从而大大减少了填料与树脂的结构化作用,不仅使填料对胶粘剂基体树脂的相容性和分散性大大提高,而且显著降低了体系的粘度,因而可增大填料用量。
然而并不是对所有的填料采用偶联剂处理都有效,填料种类不同,效果上也有差别,有些甚至毫无效果。对于硅石、玻璃、铝粉之类表面带有大量羟基的填料,效果好,而对于碳酸钙、石墨、硼等表面不带羟基的填料,则毫无效果。
