玻纤用硅烷偶联剂的应用

玻纤用硅烷偶联剂的应用

0硅烷偶联剂在玻纤增强复合材料上的应用偶联剂是一种添加剂，可以提高机和有机材料之间的粘附性能。它的分子中含有两种不同性质的基团,一个是亲无机物的基团,易与无机材料的表面起化学反应;另一个是亲有机物的基团,能与有机聚合物发生物理或化学反应。因此偶联剂常被称作“分子桥”,用以改善无机物与有机物之间的界面作用,从而大大提高复合材料的各种性能[2~3]。偶联剂种类繁多,主要有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、络合物偶联剂等,但目前应用最广的是钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂。钛酸酯偶联剂是美国肯里奇石油化学公司于20世纪70年代研制开发的一类偶联剂,它可以与无机物表面作用,在无机物表面形成单分子层,且在填充体系中具有增塑及界面粘合作用,因此主要应用于聚合物与各类无机填料(碳酸盐、硫酸盐和金属氧化物)之间的表面处理。虽然钛酸酯偶联剂改性效果良好,但其对生态环境以及人体的健康有非常大的影响,这给钛酸酯偶联剂的广泛应用带来了极大的局限性。而硅烷偶联剂无污染、适用广、成本低、对有机涂层粘合性的优异等优点引起了国内外专家的高度重视。硅烷偶联剂最早是在20世纪40年代作为玻纤处理剂而开发的,由于具有品种多、用量少、效果显著等特点,所以硅烷偶联剂是偶联剂中最重要的一类,其在胶粘剂、涂料、橡胶、金属等领域均有广泛应用,特别是近年来在复合材料领域中的应用。硅烷偶联剂在复合材料领域中的应用主要体现在以下几个方面:(1)用作无机填料的表面预处理,经硅烷偶联剂处理后,无机填料与树脂的相容性和分散性大幅度地提高。(2)用作密封剂、粘结剂和涂料的增粘剂,能提高它们的粘结强度、耐水、耐气候等性能。(3)用于玻纤的表面处理。硅烷偶联剂不仅是偶联剂中最为重要的一类偶联剂,也是玻纤增强复合材料行业最为重要,应用最为广泛的一类偶联剂。硅烷偶联剂在玻纤表面处理中,由于硅烷偶联剂的可水解基团水解后能与玻纤表面的羟基进行脱水缩合反应,生成稳定的硅氧键,而其有机基团又能与树脂形成氢键或化学键,因此经硅烷偶联剂处理过的玻纤可用作大多数热固性树脂及热塑性树脂的增强材料,并能大幅地提高复合材料各方面的性能[12~13]。由此可见硅烷偶联剂对玻纤增强复合材料的各方面性能有着非常重要的影响,本文将从以下几个方面对硅烷偶联剂在玻纤增强复合材料中的应用进行详述。1不同酸碱土中多晶硅烷的水解速率硅烷偶联剂的结构通式为Y-R-Si-X3,Y代表有机官能基,R代表亚烷基,X代表能够水解的基团。Y主要与有机聚合物反应,而可水解基团X主要控制水解速率。在相同的水解条件下,大基团的可水解基水解速率慢;在酸性环境下,带有较长亚烷基的水解较慢,例如Xie等人在研究中提到的:可水解的烷氧基通常是乙氧基或是甲氧基,在相同的水解条件下,三甲氧基硅烷的水解速率要比三乙氧基硅烷的快。而α-甲基丙烯酰氧基-甲基-三乙氧基硅烷在酸性溶液中其水解速率是γ-甲基丙烯酰氧基-丙基-三乙氧基硅烷的20倍。1.2无机材料的合成对于硅烷偶联剂在两种不同性质的材料之间的界面上的偶联机理,普遍认同的是化学键合理论:(1)硅烷偶联剂的可水解基团首先水解,成为硅醇。(2)水解物缩合成低聚物。(3)低聚物再与无机材料表面上的羟基形成氢键。(4)在干燥和固化条件下与无机材料失水形成共价键,最终使无机材料表面被硅烷偶联剂所覆盖。与此同时,硅烷偶联剂的有机基团则与有机聚合物的有机官能基团发生化学反应从而完成了无机材料和有机材料之间的偶联过程,具体见图1。2用硅烷偶联剂和玻璃生产中的一般方法2.1甲基丙烯基从长期的生产实践总结出:常用的硅烷类偶联剂主要有以下4种:乙烯基(如A-151)、环氧基(如A-187)、氨基(如A-1100)、甲基丙烯酰氧基(如A-174)等。表1列出了目前在玻纤行业常用的硅烷偶联剂的品种、结构及其适用树脂。2.2玻纤中硅烷偶联剂的应用在生产实践中,硅烷偶联剂在玻纤中的使用方法主要是液相处理方法:即用硅烷偶联剂水溶液或是硅烷偶联剂原液,通过浸渍、喷射涂刷、混合等工艺对材料进行表面处理。这种方法又因工艺不同可以分为:(1)前处理法:在玻纤成形过程中,将硅烷偶联剂水溶液加入到玻纤浸润剂中,在玻纤表面浸渍硅烷偶联剂。(2)后处理法:将玻纤织物表面经热清洗除去表面浸润剂涂层后,再用硅烷偶联剂水溶液浸渍织物。(3)掺合法:把硅烷偶联剂原液直接掺合于树脂、橡胶等高分子聚合物中。液相处理方法在玻纤行业中的应用已非常普遍,表2列出了不同处理工艺对玻纤及其织物处理效果及应用领域。由表2可见,硅烷偶联剂在玻纤中的最佳使用方法是前处理法,即硅烷偶联剂是先配制成水溶液再与浸润剂一起对玻纤表面进行预处理。硅烷偶联剂在配制成水溶液的过程中应注意控制好水解过程及水解后水溶液的放置时间,下面对这两方面进行详述。2.2.1硅烷偶联剂应用溶剂的选择硅烷偶联剂通常是以水溶液的形式涂覆于玻纤表面,硅烷偶联剂首先要在水溶液中进行分散,即硅烷偶联剂的可水解硅氧基首先水解生成硅烷醇,但是水解生成的硅烷醇极性较强,容易形成氢键或脱水缩合生成硅氧烷或聚硅氧烷,以乙烯基三甲氧基硅烷为例,见图2。在整个水解过程中,第一步过程迅速,第二、三步过程较缓慢。在新配制的乙烯基硅烷水溶液中含有82%单体,15%二聚体和3%三聚体。由此可见:随着硅羟基间的缩合,硅醇的数目在减少,这会使硅醇跟玻纤的作用减弱,因此,在硅烷的水解过程中,应尽量降低产生缩合反应的机会。Xie在硅烷偶联剂的水解工艺研究中提出:一般影响硅烷水解的主要条件有:溶剂、水解温度和水解液pH值。下面将分别对这些影响因素进行详述。(1)关于溶剂方面:硅烷偶联剂的水解介质有去离子水、醇、去离子水+醇。对于单独使用醇做溶剂,醇的存在不利于水解反应的进行即不利于硅醇的生成。醇只对硅烷起溶解作用而已,所以单独采用醇做硅烷的溶剂不可取。而使用水+醇混合溶剂作为硅烷偶联剂的水解溶剂为最佳。但对于一些与去离子水相溶性好的硅烷偶联剂如A-187,从成本方面考虑,通常采用去离子水做溶剂。而对于一些难溶于水的硅烷偶联剂如A-174,如果只用去离子水做溶剂,会产生异相,溶液明显分为两层,这样的话,水解的时间需大幅延长,这在工业上会降低生产效率。(2)关于水解温度方面:刘峰在研究《新型硅烷偶联剂的合成与应用》中指出,由于硅醇的缩合反应是吸热反应,温度升高有利于缩合反应的进行,溶液容易出现沉淀,使溶液的稳定时间明显缩短。不同温度段的试验发现,15~30℃为最佳溶液配制温度。(3)关于水解液pH值方面:pH值在控制硅烷偶联剂水解和缩合方面有重要的作用,王斌研究硅烷偶联剂A-174在不同的pH值下的水解规律指出,当pH值在4~6之间时,缩合最慢,水解速率最快;当pH值在7的中性介质下,水解和缩合的速度都很慢;在碱性条件下,短时间内就出现沉淀,意味着缩合速度大于水解速度,已经形成缩合产物,这对于今后的应用没有指导意义。所以,硅烷偶联剂水解液的最佳pH值应是在4~6之间的弱酸环境里。另外,硅烷偶联剂在水溶液中水解后,把此时的溶液pH值调节在合适的范围内,有利于水解后的硅烷偶联剂分子在无机物上的吸附。Naviroj在研究硅烷偶联剂处理液的pH值决定硅烷分子在玻纤和二氧化硅表面的吸附以及结构中指出,氨基类型的硅烷偶联剂(A-1100)处理液处理玻纤或是二氧化硅后,其分子在玻纤或是二氧化硅表面吸附的分子数是随着处理液的pH值改变而变化的;当用盐酸调节硅烷处理液的pH值呈酸性时,硅烷偶联剂分子只有少量吸附于玻纤或二氧化硅表面;当调节处理液呈中性或自然碱性(氨基类型的硅烷其水解液本身就处于碱性)时,其吸附的分子数急剧增加,在pH值为10.6时达到最大值;当用NaOH调节再提高溶液的pH值时,吸附的分子数反而下降。而其他类型的硅烷偶联剂,如乙烯基类型的A-151、甲基丙烯酰氧基类型的A-174等在二氧化硅表面吸附的分子数随硅烷处理液的pH值增加变化不大。由此可见,非氨基类有机官能基的硅烷偶联剂在无机材料表面的吸附分子数是不受处理液pH值影响,而氨基类型的硅烷偶联剂其处理液处于中性或碱性环境下具有更高的硅烷吸附分子数。2.2.2硅烷偶联剂整理Plueddemann研究认为:硅烷偶联剂的水解液的稳定性是有限的,水解液的稳定性与放置时间有关,它必须在有效期限内使用。当水解液放置至有沉淀产生时,其偶联作用很小或根本不起作用,有的甚至有害。以γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(A-174)为例,A-174其水解液放置1h后,虽然肉眼观察溶液清澈透明,但通过红外谱图研究显示水解产物中已经出现了具有线性结构的硅氧烷醇齐聚物;放置24h后,其清澈度下降,随放置时间的延长,水解液由清澈变为混浊,通过红外谱图研究显示产物中已有明显的聚硅氧烷醇齐聚物;大约72h后,混浊液体逐渐分层;继续放置120h后,出现两层清晰可辨的液体,此时硅烷偶联剂已经失效。可见A-174水解1h后,水解液中已有硅氧烷醇齐聚物的存在。一般认为,硅烷偶联剂发挥偶联作用的是水解液中的大部分单体和少量的齐聚物,随着齐聚程度的加深,水解液的偶联作用越来越小。所以,硅烷偶联剂水解溶液必须在短时间里使用,时间放置越长,偶联作用越小。3硅烷偶联剂对复合材料热固性能的影响硅烷偶联剂在玻纤行业中,通常是用来对玻纤的表面进行预处理。经硅烷偶联剂预处理后的玻纤增强的复合材料,因硅烷偶联剂的特殊作用,其在干湿两态下的机械、电气等性能都有大幅的改善。所有的热固性、热塑性树脂均能用经硅烷偶联剂预处理后的玻纤增强,且硅烷偶联剂对增强后的复合材料的性能也有很大的影响。下面将对硅烷偶联剂在玻纤增强复合材料中的作用、性能上的影响及在热固和热塑性树脂中的应用进行详述。3.1硅烷偶联剂能改善玻纤与树脂之间的粘合力,阻止水的入侵经硅烷偶联剂处理后的玻纤,硬挺度得到提高,玻纤的切割性也明显地得到改善,同时还可以消除玻纤在拉丝过程中形成的缺陷(主要是微裂纹),从而改善玻纤表面的完整性,对纤维起到保护作用,防止纤维在拉丝中损伤,提高玻纤本身的拉伸强度。但是硅烷偶联剂在玻纤增强复合材料中的作用最主要还是体现在改善玻纤与树脂之间的粘合力、阻止水分入侵树脂与玻纤的界面。硅烷处理玻纤后,一方面能与玻纤表面形成共价键分子层,此分子层又能最大程度地阻止水分入侵;另一方面硅烷偶联剂的Y基团又能与树脂起反应,起到偶联作用,所以能改善玻纤和树脂的粘合性能,大大提高玻纤增强复合材料的各种力学性能,还能有效减轻由于水分入侵引起的粘合力退化,保持或显著提高复合材料的湿态力学性能,见图3。从图中可以明显地看出:在潮湿的条件下,硅烷偶联剂能有效改善玻纤与聚合物之间的粘合力。当复合材料暴露在潮湿的环境中时,水会入侵玻纤与树脂基体的界面。水的入侵会使树脂基体强度下降、树脂基体与界面之间的键断裂,最终使复合材料的机械和电气性能受到大幅地降低。但是玻纤经硅烷偶联剂处理后,复合材料的机械及电气性能得到很大程度的改善。3.2硅烷偶联剂对增强玻璃纤维材料性能的影响3.2.1可萃取硅和有机官能基x对环保性能的影响3.2.1.硅烷偶联剂对玻纤表面织构的影响硅烷偶联剂的可水解基X通过水解后形成氢键,吸附于玻纤表面,再通过加热脱水在玻纤表面形成共价键的分子层。玻纤按玻璃原料成分可分为:中碱、无碱、特种纤维(如高强、高弹或耐腐蚀等)。虽然他们的成分各有不同,但都具有相同的骨架结构(-Si-O-Si-)及其表面吸附水层,故水解性基团X的种类对这种相似结构的玻纤表面的反应性亦相似,其对应用效果影响不太明显,如表3。另外,可水解基X的数目也会影响复合材料的性能。Iglesias在研究APTES(γ-氨基-丙基-三乙氧基硅烷)、APDES(γ-氨基-丙基-甲基-二乙氧基硅烷)及APMES(γ-氨基-丙基-二甲基-乙氧基硅烷)这3种硅烷偶联剂增强环氧树脂中指出:可水解基X的数目可影响硅烷偶联剂在玻纤表面的吸附层结构。玻纤经硅烷偶联剂水解液处理后,在相同的调理条件下,可水解基的数目越多越易形成网状结构。APTES(含有3个乙氧基)处理后形成交联结构,AP-DES(含有2个乙氧基)处理后形成线性结构,APMES(含有1个乙氧基)处理后形成小分子结构,如图4所示。经这三类硅烷偶联剂处理后的玻纤增强环氧树脂,其复合材料的拉伸强度为:APDES>APTES=APMES。可见,硅烷偶联剂分子在玻纤表面的吸附呈线性分子结构,其拉伸强度最大。因为玻纤表面的硅烷吸附分子层如果形成线性分子结构,在增强树脂的过程中,树脂就能很容易地扩散到硅烷偶联剂吸附层之中,那么更多的有机官能基就能与树脂发生反应,最后形成互穿网络的分子结构。如果硅烷吸附分子层形成交联网状分子结构,其巨大的交联网状结构阻碍了树脂向玻纤表面的渗透,同时也阻碍了树脂与有机官能基的化学反应。如果硅烷吸附层形成小分子结构,其对强度的贡献有可能仅仅依靠有机官能基氨基的低聚集作用,效果不明显。由此可见:可水解基X的数量影响硅烷偶联剂在玻纤表面的吸附结构,从而进一步影响复合材料的性能。3.2.1.硅烷偶联剂的使用刘峰在研究《新型硅烷偶联剂的合成与应用》中指出:影响复合材料性能的主要是有机官能基Y,一般要求Y基团要与树脂相溶或是起化学反应,才能使树脂基的性能提高。Y为惰性有机官能团的硅烷,对极性有机聚合物的效果不好,但可用于非极性的物质。如表4所示,硅烷偶联剂通常有如下选用原则:不饱和聚酯可选用乙烯基、环氧基及甲基丙烯酰氧基型硅烷偶联剂。环氧树脂可选用环氧基或胺基型硅烷偶联剂。酚醛树脂可选用氨基、脲基型硅烷偶联剂。烯烃聚合物可选用乙烯基、氨基型硅烷偶联剂。硫化橡胶可选用巯基。聚氨酯、聚酰胺可用氨基类型硅烷偶联剂。但是,具体的树脂应该选择哪种合适的硅烷偶联剂需要根据复合材料的具体性能要求决定。不同的Y基团有不同的增强效果,对于热固性树脂,比如聚酯、环氧、酚醛树脂,有以下规律:聚酯树脂:氨基>甲基丙烯酰氧基>乙烯基;环氧树脂:当环氧树脂使用胺类固化剂时,氨基硅烷增强效果较好;而使用酸类或酸酐类固化剂时,环氧基增强效果最佳;酚醛树脂:使用氨基及脲基硅烷增强效果最好。对于热塑性树脂,则有以下规律:如经双马来酸酐改性的PP及PE,使用甲基丙烯酰氧基硅烷效果较好;未改性的使用氨基硅烷偶联剂;尼龙类常使用环氧基硅烷或氨基硅烷;热塑性聚酯PET、PBT及ABS常使用氨基硅烷。3.2.2湿态条件下,复合胶结构及性能硅烷偶联剂的实际用量会直接影响玻纤增强复合材料的性能,所以要根据实际情况来添加适量的硅烷偶联剂。比如:对于使用单一的硅烷偶联剂的情况,Pohl等人在研究硅烷偶联剂A-1100增强不饱和聚酯树脂中指出,当硅烷偶联剂用量在0.1%以下时,湿态条件下的复合材料弯曲强度呈逐渐增加的趋势,而且增加量非常明显;当含量超过0.1%并达到0.6%时,弯曲强度增加缓慢。对于两种硅烷偶联剂复配使用的情况,Park等人在研究中用A-174和A-1100复配(两者之间的比例为9∶1)后处理玻纤织物增强不饱和聚酯树脂得出:当硅烷偶联剂的含量从0%(玻纤织物未经硅烷偶联剂处理)增加到0.2%时,材料的表面自由能和机械性能均逐渐上升;当含量增加到0.2%时,材料的表面自由能和机械性能两方面均达到最大值;当含量继续从0.2%增加到0.5%时,材料的表面自由能和机械性能均逐渐下降。因此可见,经硅烷偶联剂处理玻纤后增强的复合材料,其机械性能不是硅烷偶联剂的含量越高性能越好。硅烷偶联剂最佳的用量应根据复合材料性能的具体要求来决定。3.3硅烷偶联剂在其他树脂材料中的应用3.3.1硅烷偶联剂在热固性树脂中的应用常见的热固性树脂有不饱和聚酯、环氧树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂等。这些树脂经玻纤增强,通过真空袋、手糊、拉挤或缠绕等工艺成型后,其制品在干湿两态下弯曲强度均有大幅的提高。且在湿态下,弯曲强度的降低较未处理过的小,如表5所示。对于不饱和聚酯:Jin在研究A-1100、A-187、A-174分别处理玻纤织物后增强不饱和聚酯中指出:经硅烷处理后的复合材料制品的层间剪切强度都较未处理过的有不同程度的提高。其中A-1100处理后的制品具有最大的层间剪切强度,这是因为A-1100含有的氨基能与不饱和聚酯中的双键发生反应,从而提高了界面的强度。另外Lee在研究A-174处理玻纤织物后增强不饱和聚酯中也指出:经硅烷处理后的复合材料制品的弯曲强度和弯曲模量明显得到提高。对于环氧树脂:Berg在研究中提到:分别配制相同含量的A-1100+969环氧乳液(低分子量)、A-1100+8294环氧乳液(中等分子量)、A-1100+971环氧乳液(高分子量)处理玻纤织物后,其增强的环氧制品层间剪切强度较未加硅烷偶联剂的下降了。其中971下降最多,因为A-1100里的氨基与环氧乳液的环氧基反应降低了乳液的相溶性。8294次之,这主要是因为A-1100里的氨基能和乳液和树脂里的环氧基反应,形成了半互穿网络改变了界面的性能。969下降最小,因为A-1100里的氨基和乳液和树脂里的环氧基反应最少,硅烷能快速地渗入基体界面。综上所述,硅烷偶联剂加入乳液一起使用时,由于硅烷偶联剂的有机基团与乳液之间的反应,改变了整个乳液体系的相溶性,最终影响制品的强度。另外在文献中也有提到:用作生产印刷线路板的玻纤增强的环氧复合材料,使用硅烷偶联剂可以改善它们的电气性能。用A-187处理过的玻纤织物与双酚A型的环氧树脂复合制成的层压板,经72h水煮后,其介电常数和电阻率基本稳定。对于乙烯基树脂:Saidpour研究了A-174和A-187硅烷偶联剂处理玻纤织物对乙烯基树脂/玻纤复合材料性能的影响。研究表明,用A-174和A-187硅烷偶联剂处理过的试样较未处理过的层间剪切强度都分别从70MPa提高到了74MPa。这是因为硅烷偶联剂能够与乙烯基树脂基体和玻纤形成化学键,使得界面结合非常牢固,从而使层间的断裂韧性得到提高。另外Jang研究了用A-174改性的聚丁二烯处理玻纤织物对乙烯基树脂/玻纤复合材料性能的影响。研究也表明,处理后的试样较未处理的试样总冲击能量从8.59J提高到了11.60J。对于酚醛树脂:Pohl在研究了A-1100、A-187以及A-174硅烷偶联剂处理玻纤对酚醛树脂/玻纤复合材料性能的影响。研究表明,用A-1100、A-187及A-174硅烷偶联剂处理过的拉挤棒材试样较未处理过的棒材试样的弯曲、剪切及压缩强度均有不同程度的提高,其中A-1100处理后的拉挤棒材具有最大的弯曲、剪切及压缩强度,这是因为A-1100含有的氨基能与酚醛树脂中的酚羟基发生反应,从而提高了界面的强度。3.3.2硅烷偶联剂在热塑性树脂中的应用常见的热塑性树脂有PA、PBT、PET、PP等。玻纤增强热塑性树脂复合材料是以热塑性树脂为主体,与经过适量硅烷偶联剂处理的玻纤用螺杆挤出机经包覆、回挤混合制成的一类复合材料,其制品在干湿两态下弯曲强度均有大幅的提高。且在湿态下,弯曲强度的降低较未处理过的小,见表6。对于PA类树脂:张士华研究偶联剂处理玻纤增强尼龙复合材料指出:用硅烷A-1100处理的玻纤改性的尼龙试样,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均比纯尼龙试样有很大的提高。然而,经A-174处理的玻纤改性的尼龙试样,其拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均比纯尼龙试样有不同程度的降低,这是因为A-174中的甲基丙烯酰氧基无法与尼龙形成有效的化学键,因此不能在玻纤和尼龙基体间形成有效的界面结合;而A-1100的有机官能团为氨基,尼龙在聚合过程中由于助催化剂的活化,形成具有大量酰亚胺结构的高分子长链,这个氨基可以进攻酰亚胺结构中的羰基,并与之连接起来。这样A-1100通过化学键将尼龙基体与玻纤结合起来,完成两种化学性质不同材料间的偶合,从而提高了界面强度。另外,在文献中也有提到:用硅烷偶联剂A-1100处理后的玻纤增强PA6复合材料与未处理的相比,其制品的平均剪切强度提高了近67%。同时文献中也报道过:用硅烷偶联剂A-1100处理后的玻纤增强PA6复合材料与未处理的相比,其制品的层间剪切强度提高了40%。对于PBT树脂:MohdIshak在研究湿热老化和硅烷偶联剂的处理对短切纤维增强PBT注射成型材料的影响里指出:经氨基类硅烷偶联剂A-1100处理后的PBT复合材料,其制品在干湿两态下的拉伸强度和拉伸模量均有大幅的提高,这是因为硅烷偶联剂在玻纤及PBT树脂基体的界面之间形成了有效的化学键,这种化学键能提高拉伸应力从树脂基体传递到玻纤上的效率。另外,陈秀宇在研究玻纤改性及加工工艺对阻燃增强PBT性能的影响中也指出:玻纤经硅烷偶联剂A-1100处理后,其PBT/GF复合材料各方面性能均优于未处理的复合材料,与未处理的复合材料相比,拉伸强度提高了10.6%,弯曲强度提高了13%,缺口冲击强度提高了19.6%。对于PET树脂:宁彩珍在研究短玻璃纤维增强PET复合材料中指出:玻纤经硅烷偶联剂A-1100处理后,其PET/GF复合材料的弯曲强度、冲击强度均有大幅的提高。这是因为A-1100里带有的氨基与PET链端的羧基和羟基发生缩合反应,或者与链间的氢基以氢键连接,从而提高了界面的强度。另外,A-1100分子中含有亚烷基,它的链相对较长,所以柔性好,材料受到应力时,亚烷基分子链会发生某些调整,如键角、排列等改变,消耗一定的机械能并转化为分子内能,提高复合材料的抗冲击强度和弯曲强度。对于PP树脂:赵若飞在研究玻璃纤维增强聚丙烯界面处理研究进展中提出:玻纤经硅烷偶联剂A-1100、A-174、A-187、A-151处理后,其增强的PP树脂(未改性)复合材料制品的界面剪切强度较未处理过出现了不同的变化,其中A-174、A-187及A-151处理的制品界面剪切强度均下降了,只有A-1100处理过的制品界面剪切强度稍提高了。这是因为未经改性的PP树脂不能与硅烷偶联剂形成化学键,玻纤表面主要通过物理方式与聚丙烯结合。玻纤表面与聚丙烯的相容性决定界面粘结强度。所用硅烷偶联剂与聚丙烯的相容性不同,则测得的界面剪切强度也不同,相容性越好相互接触越紧密,甚至可部分发生相互扩散,使界面结合强度较高。A-1100由于带有极性较强的氨基,玻纤表面与聚丙烯间的物理结合更强,与聚丙烯的相容性更好,故其强度得到提高。另外靳志森在研究硅烷偶联剂对玻纤/聚丙烯复合材料的影响中提出:玻纤经硅烷偶联剂A-1100、A-174处理后,其增强的PP树脂(马来酸酐或丙烯酸接枝改性)复合材料经SEM研究显示形成了良好的界面,其中A-174处理玻纤与PP基体之间形成的界面优于A-1100处理过的界面。这是因为PP经改性后,引入了可以和硅烷偶联剂有机基团反应的活性点(酸酐或丙烯酸基团),在界面上形成了化学键,从而形成良好的界面。但是A-174带有的甲基丙烯酰氧基与活性点的反应更强,界面的相容性更好,所以A-174处理的制品具有更优的界面结合。4新型硅烷偶联剂带有各种官能团的硅烷偶联剂发展至今,除了作为有机-无机材料之间的偶联剂外,利用其结构的特殊性,在其他领域的应用也有了新的发展。比如用来改性水性聚氨酯,先利用氨基类硅烷偶联剂的氨基打开环氧树脂的环氧基,然后与扩链剂和二异氰酸酯一起合成改性的水性聚氨酯,