偶聯(lián)劑是兩性結(jié)構(gòu)化合物，按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為硅烷類、鈦酸酯類、鋁酸酯類及鋁鈦復(fù)合類。在環(huán)氧樹脂領(lǐng)域使用最多的是硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯類偶聯(lián)劑。

偶聯(lián)劑的使用目的。偶聯(lián)劑的使用目的有兩個(gè)。

⑴提高復(fù)合材料界面的粘接力

偶聯(lián)劑用于存在界面的復(fù)合材料中，為的是改善樹脂基材和組成物的界面狀態(tài)。例如，在纖維增強(qiáng)塑料（FRP）中玻璃纖維和樹脂的界面狀態(tài)時(shí)非常重要的。界面的粘接承擔(dān)著纖維和基材之間力的傳送，如果界面粘接不強(qiáng)固的話就不能充分發(fā)揮復(fù)合的功能。為了提高這種粘接力，就要使用偶聯(lián)劑。因此，FRP的發(fā)展帶動了偶聯(lián)劑的進(jìn)步。⑵提高填充石英粉等無機(jī)填料的環(huán)氧組成物的作業(yè)性和物理力學(xué)性能，改善經(jīng)濟(jì)性。

偶聯(lián)劑的使用方法。大體分成兩種方法：

⑴將用于復(fù)合材料的纖維或無機(jī)填料粒子進(jìn)行前期處理的方法。⑵向作為基質(zhì)的樹脂或者樹脂/填料混合體直接添加偶聯(lián)劑的方法。

硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)

硅烷偶聯(lián)劑具有如下結(jié)構(gòu)：R’Si（OR）3式中，R’為有幾官能基（氨基，硫醇基，乙烯基，環(huán)氧基等，）OR為無機(jī)官能基（烷氧基）有機(jī)官能基與樹脂化學(xué)結(jié)合，無機(jī)官能基（烷氧基）和玻璃、二氧化硅等無機(jī)質(zhì)反應(yīng)，在復(fù)合材料界面粘接中起“橋梁”作用，加強(qiáng)粘接力。烷氧基在玻璃表面上的反應(yīng)，首先與水分解生成硅醇，與比例表面的Si—OH進(jìn)行縮合反應(yīng)，形成共有鍵（—O—），醚鍵的形成有利于粘接力的提高。在環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中，通常使用具有有機(jī)官能基氨基或環(huán)氧基的硅烷偶聯(lián)劑。

硅烷偶聯(lián)劑的產(chǎn)品特性

硅烷偶聯(lián)劑的用量很少，只要加入基料量的1%~3%就可使復(fù)合材料的物理、化學(xué)性能得到明顯的改善或提高。但是硅烷偶聯(lián)劑無機(jī)官能基的反應(yīng)型受無機(jī)質(zhì)的種類影響，所以所有的復(fù)合體系不可能期待有相同的改善效果，這點(diǎn)需要注意的。無機(jī)質(zhì)的種類不同，硅烷偶聯(lián)劑的改性效果亦不一樣。

⑴硅烷偶聯(lián)劑用于纖維縫合材料（層壓板）。

經(jīng)硅烷處理過的玻璃纖維環(huán)氧樹脂層壓板的電氣性能及彎曲強(qiáng)度。玻璃纖維布經(jīng)硅烷處理后，環(huán)氧樹脂層壓板的電性能和力學(xué)性能，特別是在吸濕條件下的性能有明顯改善。

⑵硅烷偶聯(lián)劑用于無機(jī)填料粒子填充環(huán)氧樹脂。

鈦系偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)通式與硅系無機(jī)官能基是三烷氧基相對應(yīng)，只有單烷氧基R—O—，這是鈦系偶聯(lián)劑的最大特征。鈦系中烷氧基對無機(jī)質(zhì)的反應(yīng)歷程和硅系不同，不經(jīng)水解反應(yīng)，以一步反應(yīng)進(jìn)行。

鈦系偶聯(lián)劑最大的作用時(shí)降低填充無機(jī)粒子組成物的黏度，改善作業(yè)性，再有就是由于高填充使成本降低。這是單烷氧基所致的效果。

與環(huán)氧樹脂復(fù)合的增強(qiáng)基材主要是玻璃纖維、碳纖維、芳香聚酸胺纖維、硼纖維等。纖維增強(qiáng)塑料（FRP）制品具有成形容易、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐藥品性及電氣性能優(yōu)良等特點(diǎn)。因此在民用工業(yè)、軍事工業(yè)級高端技術(shù)領(lǐng)域廣泛使用。

各種增強(qiáng)基材的特性及其復(fù)合材料的特性。和金屬木材等其他材料相比，增強(qiáng)基材共有的特點(diǎn)是高強(qiáng)度、高剛性。

纖維基材的形態(tài)有長纖維、短纖維、纖維布、無紡布等。纖維增強(qiáng)塑料的成型方法有多種：手糊法，噴射法、注射法、長絲纏繞法、離心成型法、真空袋法，壓力袋法，熱壓罐法，對模熱壓法，BMC及SMC法等。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)可根據(jù)產(chǎn)品要求特性和成型方法去選擇纖維基材的形態(tài)。

玻璃纖維是最早用于復(fù)合材料的。按玻璃纖維的成分可分為有堿、中堿、低堿和微堿玻璃纖維（有時(shí)亦稱無堿玻璃纖維）；高強(qiáng)度玻璃纖維（代號S）和高模量玻璃纖維（代號M）。玻璃按耐熱性分為E玻璃，C玻璃及S玻璃。無堿（E）玻璃纖維有優(yōu)異的力學(xué)性能，拉伸強(qiáng)度等。一般玻璃制品的拉伸強(qiáng)度（10~20）kg/mm2，而制成纖維之后直徑5um纖維的拉伸強(qiáng)度最高可達(dá)300kg/mm2，比前者提高15~30倍。另外有優(yōu)異的電性能，化學(xué)穩(wěn)定性好（耐水、耐堿，耐酸稍差），耐熱、不燃燒。其缺點(diǎn)是材料性脆、柔性差，耐磨耐折性差，因此必須對玻璃纖維進(jìn)行化學(xué)處理，提高其柔軟性和耐磨折性。

為了提高玻璃纖維和環(huán)氧樹的黏著性，玻璃布需用硅烷偶聯(lián)劑處理。處理時(shí)將玻璃布浸泡在處理液里，通過干燥塔進(jìn)行干燥偶聯(lián)劑附著量大約為0.1%~0.5%。處理劑是否合適，對層壓板吸濕后的絕緣電阻和機(jī)械強(qiáng)度會產(chǎn)生影響。出現(xiàn)差別的原因是處理液和樹脂體系親和性不同。處理劑和處理量對其有些影響。

碳纖維一般采用人造纖維，例如膠粘纖維，醋酸纖維及聚丙烯纖維（PAN）等制造。目前各國多采用聚丙烯腈纖維為原料制造碳纖維。碳纖維是一種高強(qiáng)度、高模量的高性能纖維，其特點(diǎn)是耐摩擦，其摩擦力和磨耗?。挥袑?dǎo)電性；耐熱、熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定性好等。碳纖維按其力學(xué)性能分類有普通型、中強(qiáng)中模型及高強(qiáng)高模型等。

碳纖維的缺點(diǎn)是與樹脂潤濕性、黏附性較差，在制備復(fù)合材料前，須對纖維進(jìn)行表面活化處理，以增強(qiáng)纖維與樹脂基體的增減剪切強(qiáng)度。碳纖維是纖維狀的炭材料，其化學(xué)組成中碳元素占總質(zhì)量的90%以上。碳原子間的結(jié)合方式為石墨狀，形成石墨晶格結(jié)構(gòu)，不同品種規(guī)格的碳纖維具有不同的石墨化程度。碳纖維表面十分粗糙。經(jīng)表面處理后，表面粗糙度明顯提高，有利于與聚合物基體的機(jī)械“錨固”。碳纖維表面可能含有一種多種官能團(tuán)，如低濃度的羧基和羥基及其他官能團(tuán)。將碳纖維進(jìn)行表面處理，可提高表面官能團(tuán)的濃度。

碳纖維復(fù)合材料由于密度小、質(zhì)量輕、高的比強(qiáng)度、比模量和斷裂應(yīng)變，加之耐熱、耐低溫及尺寸穩(wěn)定，使其成為理想航天航空材料，在人造衛(wèi)星的主結(jié)構(gòu)，天線太陽能電池帆板、航天飛機(jī)，各種戰(zhàn)機(jī)，導(dǎo)彈、火箭、吸波涂料等方面得到應(yīng)用。碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料還被應(yīng)用于高速車輛、賽車、賽艇、纖維機(jī)械、體育用品、釣魚竿、登山用具、武器等。建筑上用于橋梁加固。

硼纖維是一種將硼元素通過高溫化學(xué)氣相法沉積在鎢絲的表面的高性能增強(qiáng)纖維，具有很高的比強(qiáng)度和比模量。其制備方法還是在連續(xù)移動的鎢絲或碳絲基體上，三氯化硼與氫氣的混合物加熱至1300℃，發(fā)生下列反應(yīng)，反應(yīng)生成硼沉積在鎢絲上，制得直徑為100~200um的連續(xù)單絲硼纖維。

美國Textron systems公司除生產(chǎn)硼纖維（主要有兩種，其直徑分別為100um和140um）外，同時(shí)生產(chǎn)硼纖維預(yù)浸帶，主要產(chǎn)品有中溫固化的5505硼/環(huán)氧預(yù)浸帶（121℃/60min，固化壓力0.34~0.59MPa，后固化191℃/120~240min）。硼纖維與環(huán)氧的預(yù)浸料多用于飛機(jī)金屬機(jī)體修補(bǔ)。

國內(nèi)亦稱聚芳酰胺纖維，有機(jī)纖維。學(xué)名聚對苯二甲酰對苯二胺（PPTA）。是以對苯二甲酰氯或?qū)Ρ蕉姿岷蛯Ρ蕉窞樵?，在?qiáng)極性溶劑中，通過低溫溶液縮聚或直接縮聚反應(yīng)而得.力學(xué)性能好。拉伸強(qiáng)度高，單絲強(qiáng)度可達(dá)3773MPa；沖擊性能好，大約為石墨纖維的6倍；彈性模量高，可達(dá)（1.27~1.577）×1015MPa；斷裂伸長率可達(dá)3%。熱穩(wěn)定性好。耐火而不熔（可達(dá)487℃），在高溫作用下，直至分解不發(fā)生變形，能在180℃下長期使用。芳綸纖維的熱膨脹系數(shù)和碳纖維一樣具有各向異性的特點(diǎn)。化學(xué)穩(wěn)定性。具有良好的耐介質(zhì)性能，對中性化學(xué)藥品的抵抗力較強(qiáng)，但易受各種酸堿的浸蝕，尤其是強(qiáng)酸的浸蝕。由于結(jié)構(gòu)中存在極性的酰胺鍵故使其耐水性不好。

芳綸纖維由于性能優(yōu)異，作為復(fù)合材料在航空航天軍事工業(yè)及民用工業(yè)取得廣泛應(yīng)用。在航空方面，主要用作各種整流罩、機(jī)翼前緣、襟翼、方向舵、安定面翼尖、尾椎、應(yīng)急出口系統(tǒng)構(gòu)件、窗框、天花板、艙壁、地板、舵門行李架及座椅等。采用芳綸復(fù)合材料，可比玻璃纖維復(fù)合材料的適量減輕30%。航天方面，主要用作火箭發(fā)動機(jī)殼體和壓力容器，宇宙飛船的駕駛舵，氧氣、氮?dú)夂秃獾娜萜?，通風(fēng)管道等。軍事方面，可用作防護(hù)材料如坦克、裝甲車、飛機(jī)、艇的防彈板以及頭盔和防彈衣等。芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料可大幅度減輕制品的質(zhì)量，所以在民用工業(yè)方面應(yīng)用也十分廣泛。在體育用品方面已成功地用于許多運(yùn)動器材。例如高爾夫球棒、網(wǎng)球拍、標(biāo)槍、釣魚竿、滑雪橇等。