硅烷偶联剂是一类分子中同时含有两种不同化学性质基团的硅烷。其能够与无机材料发生化学反应，或吸附在材料表面，从而提高与无机材料的亲和性。由于硅烷偶联剂分子中间进存在亲有机和亲无机的两种功能团，可以把两种不同化学结构类型和亲和力相差很大的材料在界面连接起来，增加涂料和无机底层及颜料，填料与注塑加工树脂基料间的结合。
 
偶联机理中偶联剂对异种材料界面上的物理作用也不能忽视。拘束理论，即从减轻界面应力观点解释硅烷偶联剂的作用，多数聚合物固化时要收缩，因而在界面上将产生附加应力。当应力集中到一定程度时即可引起粘接键断裂，使胶粘剂件破坏。变形层理论认为，硅烷偶联剂的作用在于拉紧界面上胶粘剂的结构，形成模量递减的拘束层，可均匀传递应力。还有摩擦层理论，认为胶粘剂与被粘物的粘接是基于摩擦作用，硅烷偶联剂的作用在于提高界面间的摩擦系数，增加摩擦力。
 
硅烷试剂分布在无机物与有机物界面上时，在相互没有亲和力而难以相容的界面之间起着乳化剂的作用。由于界面现象非常复杂，单一的理论难以充分说明，对于硅烷试剂在界面的作用机理就有多种解释。硅烷试剂接触空气中的水分而发生水解反应，进而发生脱水反应形成低聚物，这种低聚物与无机物表面的羟基形成氢键，通过加热干燥，发生脱水反应形成部分共价键，结果是无机物表面被硅烷覆盖。
 
整体掺合法是在与无机物和有机基材混合时添加硅烷试剂，其主要特点是填料不必预处理，而且硅烷试剂的浓度也可任意调整，有基基材官能基不同，与硅烷试剂的反应速度也不同。此外，复合材料的物性与硅烷试剂的种类、使用方法和有机基材的配合、混合时间、混合温度等条件有很大的关系，所以在使用时预先实验后再确定适宜条件。
 
无机物的表面上不具有羟基时，就很难发挥出相应的作用或效果。对于有机体系，大多数分子中都具有特定的官能团而表现出该聚合物的特征。硅烷试剂的处理可根据填料的比表面积大小进行调整，一般是填料重量的1%，实际上处理时最好是用水、溶剂稀释后再进行使用。处理后填料的干燥条件也是影响复合材料性能的重要因素之一，因为当干燥不充分时，还有许多氢键成为残留状态很容易从外部吸入水分，影响复合材料的物性。
 
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