為了改善橡膠材料的特性，并降低橡膠制品的生產(chǎn)成本，其有效途徑是進(jìn)行填充和改性。但由于無(wú)機填料與有機聚合物在化學(xué)結構和物理形態(tài)上存在著(zhù)顯著(zhù)差異，為增加無(wú)機物與有機聚合物之間的親和性，一般可用偶聯(lián)劑來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。
　　
　　硅烷偶聯(lián)劑是當前發(fā)展最快的偶聯(lián)劑品種之一，硅烷偶聯(lián)劑不僅能提高橡膠的力學(xué)性能，還可以改善其耐熱性、耐水性和耐候性等，現已成為橡膠填充改性不可缺少的一種助劑。
　　
　　1、硅烷偶聯(lián)劑改性炭黑
　　
　　多年來(lái)，炭黑一直用作輪胎的補強填充劑，并用于需要膠料具有良好韌性和耐磨性能、較長(cháng)疲勞壽命及可變滯后性能的其他橡膠制品中。炭黑應用于橡膠時(shí)不會(huì )與橡膠發(fā)生化學(xué)結合，但炭黑表面存在多個(gè)活性點(diǎn)。
　　
　　當硅烷偶聯(lián)劑應用于炭黑填充橡膠時(shí)，可與炭黑表面含氧基團反應生成穩定的化學(xué)鍵，阻隔炭黑之間的團聚，同時(shí)部分硅烷偶聯(lián)劑可與橡膠分子鏈形成物理吸附，偶聯(lián)的炭黑與橡膠相互作用增強，提高了炭黑在橡膠中的分散性，進(jìn)而改善膠料的某些性能。
　　
　　2、硅烷偶聯(lián)劑改性白炭黑
　　
　　在輪胎工業(yè)中，補強填充劑白炭黑的用量?jì)H次于炭黑。與炭黑相比，白炭黑粒徑小、比表面積大，填充硫化膠的物理性能和耐磨性能均較好；但是白炭黑表面有大量的硅醇基，導致其具有較強的極性，與非極性的橡膠基體之間的相容性較差，白炭黑極易團聚導致其在膠料中分散性較差；同時(shí)硅醇基的強吸水性影響其補強效果，且其活性容易吸附硫化助劑，影響硫化速率。
　　
　　因此，通常采用表面活性劑或硅烷偶聯(lián)劑對白炭黑進(jìn)行表面改性，提高其表面疏水性，從而提高其與橡膠的相容性，進(jìn)而改善白炭黑補強橡膠的加工性能和應用性能。
　　
　　白炭黑表面的硅醇基與硅烷偶聯(lián)劑中疏水基團水解生成的烷氧基之間發(fā)生脫水反應，提高了白炭黑表面疏水性，從而減弱了白炭黑粒子間的團聚程度，增強了白炭黑與橡膠的相互作用。同時(shí)在硫化過(guò)程中硅烷偶聯(lián)劑的疏水基團與橡膠基質(zhì)的活性基團化學(xué)鍵接形成“橋梁”穩定連接橡膠基體與白炭黑。因而在輪胎膠料中加入硅烷偶聯(lián)劑和白炭黑進(jìn)行補強，可有效降低輪胎滯后性能，提高燃料的使用率，并能夠保持良好的抗濕滑性能。
　　
　　3、硅烷偶聯(lián)劑改性無(wú)機礦物填料
　　隨著(zhù)硅烷偶聯(lián)劑新品種的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，硅烷偶聯(lián)劑能夠進(jìn)入更廣闊的應用領(lǐng)域。用于橡膠中的填料，如碳酸鈣、高嶺土、云母、滑石、硅藻土、硅微粉等礦物材料，具有價(jià)廉易得、粒徑均勻等特點(diǎn)，但未經(jīng)處理的無(wú)機礦物填料與樹(shù)脂的相容性和分散性較差。
　　
　　經(jīng)過(guò)硅烷偶聯(lián)劑處理后，無(wú)機礦物填料與樹(shù)脂的相容性和分散性大大改善，添加的比例也可增大，從而提高了橡膠材料的性能，降低了成本。
　　
　　4、橡膠用硅烷偶聯(lián)劑的選用原則
　　
　　在硅烷偶聯(lián)劑分子中，既有親有機材料的有機基團，又有親無(wú)機材料的可水解基團，其中，有機基團對橡膠制品的性能影響很大。只有當有機基團能與相應的有機材料發(fā)生反應時(shí)才能提高橡膠材料的性能。當硅烷偶聯(lián)劑中的有機基團為非反應性的烷基或芳基時(shí)，對極性有機材料不起作用，但可用于非極性材料（如硅橡膠、聚苯乙烯等）中。
　　
　　在橡膠工業(yè)中使用較多的是含硫硅烷偶聯(lián)劑，如TESPT、雙-[（三乙氧基硅烷基）-丙基]二硫化物（TESPD或Si75）、γ-巰基丙基三甲氧基硅烷（A-189）等，而在輪胎中使用最多的是硅烷偶聯(lián)劑TESPT。
　　
　　一般，選用硅烷偶聯(lián)劑的原則是聚烯烴橡膠多選用乙烯基硅烷；硫磺硫化膠多選用含硫硅烷偶聯(lián)劑（如Si69和Si75等）；環(huán)氧樹(shù)脂一般選用端基是環(huán)氧基或氨基的硅烷；不飽和聚酯多選用乙烯基、環(huán)氧基硅烷。
　　
　　在選擇硅烷偶聯(lián)劑作橡膠材料的助劑時(shí)，除需考慮硅烷偶聯(lián)劑中有機基團的反應性之外，還應考慮硅烷偶聯(lián)劑與有機材料的相容性以及對膠料貯存穩定性的影響。有時(shí)，采用復合型硅烷偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑與多種化合物的反應產(chǎn)物效果會(huì )更好。
　　
　　參考資料：
　　[1]李漢堂.關(guān)于橡膠工業(yè)用偶聯(lián)劑[J].世界橡膠工業(yè),2012,39（03）:19-27.
　　[2]李祥婷,宋學(xué)超,孫阿超.偶聯(lián)劑改性補強填充劑及其在橡膠中的應用研究[J].輪胎工業(yè),2020,40（08）:458-464.