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第1章 硅烷偶联剂基础知识1

1.1 硅烷偶联剂发展简述1

1.1.1 硅烷偶联剂产生及其发展1

1.1.2 硅烷偶联剂应用领域拓展3

1.2 硅烷偶联剂含义、命名和分类5

1.2.1 硅烷偶联剂含义和通式5

1.2.2 硅烷偶联剂命名与分类6

1.3 硅烷偶联剂合成路线概述9

1.3.1 含氢氯硅烷为原料的合成路线9

1.3.2 三烷氧基硅烷为原料的合成路线9

1.3.3 卤代烃基烷氧基硅烷为原料的合成路线10

1.3.4 硅烷偶联剂为中间体的合成路线10

1.4 硅烷偶联剂的化学通性10

1.4.1 硅官能团的化学反应10

1.4.2 碳官能团的化学共性14

1.4.3 碳官能团与硅的连接基团（—R'—）对性能的影响15

1.5 硅烷偶联剂溶液16

1.5.1 中性硅烷偶联剂水溶液17

1.5.2 氨（胺）烃基硅烷偶联剂水溶液19

1.5.3 硅烷偶联剂的非水溶液20

1.6 硅烷偶联剂生产绿色化21

1.6.1 化学品生产绿色化含义21

1.6.2 绿色化学、化工的基本概念22

1.6.3 硅烷偶联剂合成反应绿色化举例24

1.6.4 催化剂选择性的提高是硅烷偶联剂生产绿色化的关键25

1.6.5 硅烷偶联剂生产过程连续化是降低E-因子的有效办法25

1.6.6 副产物综合利用是间接提高合成反应原子利用率的有效途径26

1.7 促进硅烷偶联剂持续发展的相关工作27

1.7.1 应用技术研究可促进潜在应用领域的拓展27

1.7.2 硅／醇直接反应合成烷氧基硅烷产业链的延伸29

参考文献29

第2章 合成硅烷偶联剂的基础原料31

2.1 硅及其工业生产简述31

2.1.1 硅的性质31

2.1.2 硅的炼制化学及其生产32

2.1.3 工业硅国家标准35

2.2 含氢氯硅烷37

2.2.1 含氢氯硅烷物理化学性质37

2.2.2 三氯硅烷的合成及影响因素39

2.2.3 含氢甲基氯硅烷的制备42

2.3 含氢烷氧基硅烷49

2.3.1 含氢烷氧基硅烷的物理化学性质50

2.3.2 醇解反应合成含氢烷氧基硅烷52

2.3.3 直接法合成三烷氧基硅烷的国内外概况54

2.4 硅／醇直接反应合成三烷氧基硅烷的产业化开发57

2.4.1 硅／醇直接反应合成三烷氧基硅烷过程中的一些反应及其影响57

2.4.2 硅／醇直接反应合成三烷氧基硅烷的工艺过程及反应装置59

2.4.3 硅／醇直接反应合成三烷氧基硅烷的催化剂62

2.4.4 硅／醇直接反应合成三烷氧基硅烷的原料66

2.4.5 硅／醇直接反应合成三烷氧基硅烷的助剂68

2.4.6 硅／醇直接反应合成三烷氧基硅烷的分离和纯化69

2.4.7 硅／醇直接反应合成的三烷氧基硅烷的稳定性69

参考文献70

第3章 运用于硅烷偶联剂合成的硅氢化反应73

3.1 硅氢化反应概述73

3.1.1 自由基引发硅氢化反应73

3.1.2 亲核-亲电催化硅氢加成反应74

3.1.3 过渡金属及其配合物催化硅氢化反应77

3.2 过渡金属或它的配合物催化硅氢化反应及其机理79

3.2.1 过渡金属及其配合物催化反应过程基础知识简述79

3.2.2 过渡金属及其配合物催化硅氢反应及其机理83

3.3 过渡金属对催化硅氢化反应的影响85

3.3.1 铂催化剂85

3.3.2 铑催化剂88

3.3.3 钌催化剂89

3.3.4 铱催化剂90

3.3.5 其他过渡金属催化剂91

3.3.6 过渡金属催化剂反应活性比较93

3.4 配体或助剂对过渡金属及其配合物催化硅氢化反应的影响94

3.4.1 配体及其影响94

3.4.2 硅氢加成反应促进剂96

3.4.3 硅氢加成抑制剂99

3.5 反应底物对硅氢化反应的影响102

3.5.1 不饱和化合物结构对硅氢化反应的影响102

3.5.2 含氢硅烷结构对硅氢化反应的影响106

3.6 硅氢化反应在硅烷偶联剂合成中的应用简述109

参考文献110

第4章 氯代烃基氯硅烷115

4.1 3-氯丙基氯硅烷概述115

4.1.1 3-氯丙基氯硅烷性质和应用115

4.1.2 3-氯丙基氯硅烷的合成方法117

4.2 Speier催化剂催化硅氢化反应合成3-氯丙基氯硅烷的研究120

4.2.1 Speier催化剂催化合成3-氯丙基氯硅烷的反应条件优化120

4.2.2 Speier催化剂及其用于3-氯丙基氯硅烷合成的活化121

4.2.3 胺对Speier催化剂催化3-氯丙基氯硅烷合成的影响123

4.2.4 膦对Speier催化剂催化3-氯丙基氯硅烷合成的影响125

4.3 3-氯丙基氯硅烷产业化开发127

4.3.1 国内用活化的Speier催化剂生产3-氯丙基氯硅烷127

4.3.2 国外用活化的Speier催化剂制备3-氯丙基氯硅烷128

4.3.3 Pt/C催化硅氢化反应连续合成3-氯丙基氯硅烷129

4.3.4 采用催化硅氢加成反应蒸馏过程连续制备3-氯丙基氯硅烷131

4.3.5 离子液体催化相用于连续合成3-氯丙基氯硅烷的装置及工艺过程131

4.4 3-氯丙基氯硅烷有关合成的其他研究133

4.4.1 膦配位铂络合物催化3-氯丙基氯硅烷的合成133

4.4.2 高分子负载过渡金属配位络合物催化合成3-氯丙基氯硅烷134

4.4.3 硅氢化反应合成3-氯丙基氯硅烷的副反应讨论135

4.5 氯代甲基氯硅烷139

4.5.1 氯代甲基氯硅烷性质和应用139

4.5.2 氯代甲基氯硅烷的合成140

参考文献142

第5章 3-氯丙基烷氧基硅烷144

5.1 3-氯丙基烷氧基硅烷概述144

5.1.1 3-氯丙基烷氧基硅烷及其特性和利用144

5.1.2 3-氯丙基烷氧基硅烷合成路线述评146

5.2 醇解法制备3-氯丙基烷氧基硅烷148

5.2.1 3-氯丙基氯硅烷醇解的实验室工作148

5.2.2 3-氯丙基氯硅烷醇解工艺过程开发149

5.3 硅氢化反应一步合成3-氯丙基三烷氧基硅烷152

5.3.1 硅氢化反应一步合成3-氯丙基三烷氧基硅烷的催化剂153

5.3.2 硅氢化反应合成3-氯丙基三烷氧基硅烷的副反应及其产物156

5.3.3 催化硅氢化反应合成3-氯丙基三烷氧基硅烷的反应条件优化158

5.3.4 硅氢化反应合成3-氯丙基三烷氧基硅烷生产工艺过程简述161

参考文献162

第6章 具硅官能团的氰烃基硅烷化合物163

6.1 具硅官能团的氰烃基硅烷化合物概述163

6.1.1 具硅官能团的氰烃基硅烷化合物163

6.1.2 氰基对有机硅腈化合物稳定性的影响164

6.1.3 具硅官能团的氰烃基硅烷合成方法述评165

6.1.4 常用有机硅腈化合物物理常数167

6.2 具硅官能团的β-氰乙基硅烷化合物合成168

6.2.1 硅氢加成反应合成β-氰乙基氯硅烷的初期研究168

6.2.2 三元催化体系催化硅氢化反应合成β-氰乙基氯硅烷170

6.2.3 二元催化体系催化硅氢化反应合成β-氰乙基氯硅烷173

6.2.4 β-氰乙基烷氧基硅烷的合成175

6.3 具硅官能团的氰烃基硅烷化合物反应性和物性的利用176

6.3.1 利用具硅官能团的氰烃基硅烷制备硅烷偶联剂176

6.3.2 具硅官能团的氰烃基硅烷水解-缩聚合成具羧酸侧基的聚硅氧烷176

6.3.3 利用硅腈化合物中氰基加成反应合成含氮碳官能团的有机硅化合物177

6.3.4 具硅官能团的β-氰乙基硅烷用于制备有机硅材料及其特性177

参考文献179

第7章 氨（胺）烃基硅烷偶联剂181

7.1 氨（胺）烃基硅烷偶联剂概述181

7.1.1 氨（胺）烃基硅烷偶联剂主要类型、通式及命名181

7.1.2 氨（胺）烃基硅烷偶联剂的物理化学特性181

7.1.3 氨（胺）烃基硅烷偶联剂的化学反应性及其利用183

7.1.4 氨（胺）烃基硅烷偶联剂的合成方法述评184

7.2 氨（胺）解合成法制备氨（胺）烃基硅烷偶联剂185

7.2.1 卤代烃基硅烷的氨（胺）解185

7.2.2 氨解反应合成3-氨丙基硅烷偶联剂的研究及产业化开发187

7.2.3 常用的胺烃基硅烷偶联剂合成及其产业化开发189

7.3 催化氢化有机硅腈制备氨烃基硅烷偶联剂192

7.3.1 腈的还原反应192

7.3.2 催化氢化有机硅腈制备氨烷基硅烷偶联剂193

7.3.3 氰烃基硅烷加氢催化剂及其反应操作与安全194

7.4 烯丙胺硅氢化反应制备3-氨丙基烷氧基硅烷196

7.4.1 硅氢化反应一步合成3-氨丙基烷氧基硅烷及其问题196

7.4.2 均相络合催化烯丙胺硅氢化反应研究198

7.4.3 多相催化烯丙胺硅氢化反应研究201

7.5 氨（胺）烃基烷氧基硅烷为合成中间体衍生的硅烷偶联剂202

7.5.1 异氰酸烷基烷氧基硅烷偶联剂合成及应用203

7.5.2 脲（硫脲）烃基烷氧基硅烷偶联剂合成及其应用204

7.5.3 具叠氮基的硅烷偶联剂合成及其性质［66～70］205

7.5.4 氨烃基硅烷为原料制备特色的硅烷偶联剂或助剂208

参考文献209

第8章 烯烃基硅烷偶联剂212

8.1 烯烃基硅烷偶联剂概述212

8.1.1 烯烃基硅烷偶联剂化学结构、通式与性能212

8.1.2 常用烯烃基硅烷偶联剂物理常数212

8.1.3 烯烃基硅烷偶联剂化学反应性及其应用213

8.1.4 烯烃基硅烷偶联剂合成方法述评215

8.2 热缩合法合成乙烯基氯硅烷的研究与产业化219

8.2.1 研发历史与进展219

8.2.2 热缩法合成乙烯基氯硅烷的影响因素219

8.2.3 热缩合法生产乙烯基氯硅烷工艺过程开发221

8.3 催化硅氢化反应合成乙烯基硅烷偶联剂研究及其工艺过程开发223

8.3.1 多相催化硅氢化反应合成乙烯基氯硅烷223

8.3.2 均相络合催化硅氢化反应合成乙烯基氯硅烷225

8.3.3 均相络合催化硅氢化反应合成乙烯基烷氧基硅烷227

8.3.4 聚合物负载金属络合物催化硅氢化反应合成乙烯基硅烷偶联剂232

8.3.5 固载液相催化体系催化气相硅氢化反应合成乙烯基烷氧基硅烷偶联剂235

参考文献235

第9章 甲基丙烯酰氧烃基硅烷偶联剂237

9.1 （甲基）丙烯酰氧烃基硅烷偶联剂概述237

9.1.1 化学结构、反应性及其利用237

9.1.2 合成方法述评239

9.2 催化硅氢化反应制备甲基丙烯酰氧丙基硅烷偶联剂241

9.2.1 硅氢化反应合成甲基丙烯酰氧丙基硅烷偶联剂的原料241

9.2.2 催化硅氢化反应合成甲基丙烯酰氧丙基硅烷化合物的副反应243

9.2.3 催化硅氢化反应制备甲基丙烯酰氧丙基烷氧基硅烷244

9.2.4 催化硅氢化反应制备甲基丙烯酰氧丙基氯硅烷及其醇解248

9.2.5 制备甲基丙烯酰氧烃基硅烷偶联剂的阻聚及其机理250

9.3 相转移催化反应及其用于甲基丙烯酰氧烃基硅烷偶联剂的合成254

9.3.1 相转移催化反应及其催化剂概述254

9.3.2 相转移催化合成甲基丙烯酰氧烃基硅烷偶联剂257

参考文献261

第10章 硅烷偶联剂的其他重要品种263

10.1 环氧烃基硅烷偶联剂263

10.1.1 环氧烃基硅烷偶联剂概述263

10.1.2 环氧烃基硅烷偶联剂反应性及其应用265

10.1.3 均相络合催化硅氢化反应合成环氧烃基硅烷偶联剂267

10.1.4 多相催化硅氢化反应制备环氧烃基硅烷偶联剂274

10.1.5 高分子负载配位络合物催化硅氢化反应合成环氧烃基硅烷偶联剂274

10.2 巯烃基硅烷偶联剂275

10.2.1 巯烃基硅烷偶联剂概述275

10.2.2 硫脲为原料合成巯烃基硅烷偶联剂277

10.2.3 氢硫化钠用于制备巯烃基硅烷偶联剂279

10.2.4 制备巯烃基硅烷偶联剂的其他方法283

10.3 多硫烃基硅烷偶联剂284

10.3.1 多硫烃基硅烷偶联剂概述284

10.3.2 多硫烃基硅烷偶联剂合成方法述评285

10.3.3 无水溶剂中多硫化物的亲核取代法制备多硫烃基硅烷偶联剂286

10.3.4 相转移催化合成法制备多硫烃基硅烷偶联剂289

10.3.5 新型的多硫烃基硅烷偶联剂291

10.4 含季铵烃基硅烷偶联剂292

10.4.1 含季铵烃基硅烷偶联剂化学结构及其特性和应用292

10.4.2 具季铵基团的硅烷偶联剂合成294

参考文献294

第11章 硅烷偶联剂运用于有机聚合物基复合材料中的原理298

11.1 有机聚合物基复合材料及其界面298

11.1.1 有机聚合物基复合材料298

11.1.2 有机聚合物基复合材料界面及有关性质299

11.2 硅烷偶联剂用于有机聚合物复合材料的理论基础301

11.2.1 化学键合理论301

11.2.2 物理吸附理论302

11.2.3 界面形成可变形层或约束层303

11.3 有机聚合物基复合材料中的无机物料及其表面性质304

11.3.1 有机聚合物基复合材料中无机物料的表面性质304

11.3.2 硅烷偶联剂适于表面改性的无机物料及品种308

11.3.3 具硅官能团的有机硅化合物在无机物料表面化学键合与成膜313

11.4 硅烷偶联剂在有机聚合物基复合材料界面层的作用317

11.4.1 硅烷偶联剂改善有机聚合物在无机物料表面的润湿性318

11.4.2 硅烷偶联剂在有机／无机复合材料界面中化学键合321

11.4.3 硅烷偶联剂在有机聚合物基复合材料中形成互穿网络界面层322

11.4.4 硅烷偶联剂在有机聚合物基复合材料界面的其他作用324

参考文献324

第12章 硅烷偶联剂在有机聚合物复合材料中的应用326

12.1 硅烷偶联剂的选择及其使用方法326

12.1.1 适用于有机聚合物复合材料中的硅烷偶联剂326

12.1.2 硅烷偶联剂在有机聚合物复合材料中的使用方法327

12.2 硅烷偶联剂用于无机物料表面改性331

12.2.1 概述331

12.2.2 硅烷偶联剂在无机物料表面改性中的应用332

12.3 硅烷偶联剂用于热固性树脂基复合材料336

12.3.1 概述336

12.3.2 硅烷偶联剂在热固性树脂基复合材料中的应用337

12.4 硅烷偶联剂用于热塑性树脂基复合材料341

12.4.1 概述341

12.4.2 硅烷偶联剂在热塑性树脂基复合材料中的应用342

12.5 硅烷偶联剂在橡胶中的应用345

12.5.1 概述345

12.5.2 硅烷偶联剂在橡胶中的应用347

12.6 硅烷偶联剂在涂料、胶黏剂和密封胶中的应用352

12.6.1 硅烷偶联剂在涂料中的应用352

12.6.2 硅烷偶联剂在胶黏剂中的应用355

12.6.3 硅烷偶联剂在密封胶中的应用360

参考文献365

第13章 硅烷偶联剂用于聚合物改性和功能材料的制备368

13.1 硅烷偶联剂用于有机高分子化合物改性368

13.1.1 硅烷偶联剂用于制备端硅烷基聚氨酯368

13.1.2 硅烷偶联剂用于制备端硅烷基聚醚372

13.1.3 硅烷偶联剂用于聚烯烃交联改性375

13.1.4 硅烷偶联剂用于丙烯酸树脂改性380

13.1.5 硅烷偶联剂用于合成有机硅改性环氧聚合物381

13.2 硅烷偶联剂用于有机硅高分子合成382

13.2.1 硅烷偶联剂用于合成氨烃基改性硅油382

13.2.2 硅烷偶联剂用于合成环氧烃基改性硅油383

13.2.3 硅烷偶联剂用于合成（甲基）丙烯酸酯烃基改性硅油384

13.2.4 硅烷偶联剂用于合成氯烃基改性硅油384

13.3 硅烷偶联剂用于合成大分子单体385

13.3.1 大分子单体概述385

13.3.2 硅烷偶联剂用在大分子单体合成中的应用385

13.4 硅烷偶联剂用于含功能基的笼型倍半硅氧烷的制备386

13.4.1 笼型倍半硅氧烷概述387

13.4.2 硅烷偶联剂在笼型倍半硅氧烷制备中的应用388

13.5 硅烷偶联剂用于功能材料制备391

13.5.1 硅烷偶联剂用于酶的固定化391

13.5.2 硅烷偶联剂用于过渡金属催化剂的固载化393

13.5.3 硅烷偶联剂用于光电功能材料的合成393

13.5.4 硅烷偶联剂用于分离材料的制备398

参考文献401

第14章 硅烷偶联剂用于金属表面处理405

14.1 金属表面处理概述405

14.1.1 硅烷偶联剂用于金属表面处理的作用机理406

14.1.2 用于金属表面处理的硅烷偶联剂品种407

14.1.3 硅烷化技术相对于磷化技术的优势407

14.2 硅烷化处理工艺409

14.2.1 硅烷化技术工艺流程409

14.2.2 硅烷化技术工艺中的影响因素409

14.3 各类金属的有机硅烷表面处理实例410

14.3.1 铝合金表面硅烷化处理410

14.3.2 钢铁表面硅烷化防腐涂层411

14.3.3 镀锌钢板表面硅烷化处理413

14.4 有机硅烷涂层的结构和性能表征413

14.4.1 结构和性能表征的主要方法414

14.4.2 结构和性能表征实例416

14.5 有机硅烷化处理金属表面技术的具体应用418

14.5.1 汽车行业中的应用419

14.5.2 家电行业中的应用421

14.5.3 航空、航天行业中的应用423

14.5.4 金属文物保护中的应用424

参考文献426