水性硅烷偶聯(lián)劑是一類適用于水性體系的有機(jī)硅化合物，這類硅烷偶聯(lián)劑在水性體系中具有很好的水性穩(wěn)定性和較長的的儲存期，因此可直接加入到水性體系，做成單組份配方。

常見的水性硅烷有環(huán)氧基硅烷、乙烯基硅烷和氨基硅烷等：

水性硅烷還可分為水溶液和低聚物，兩者主要的區(qū)別在與聚合度上，水溶液聚合物的聚和度不受控制，低聚物聚合度保持在特定的范圍，通常具有應(yīng)用價(jià)值的聚合度在3-5之間。

硅烷在水解后可在基材表面成膜，這層硅烷膜具有良好的隔絕性和耐蝕性。在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來的硅烷技術(shù)可實(shí)現(xiàn)涂裝工藝無磷、無鎳、錳、鉻等重金屬和無亞硝酸鹽致癌物，綠色環(huán)保，將引領(lǐng)一場金屬表面處理工業(yè)的革命。作用機(jī)理如圖所示：

 

‌水解反應(yīng)‌：Si-OR基團(tuán)水解為Si-OH，與無機(jī)物或金屬氧化物表面的羥基縮合形成Si-O-Si鍵‌；

‌界面結(jié)合‌：有機(jī)官能團(tuán)（R'）通過共價(jià)鍵或氫鍵與聚合物結(jié)合，形成“無機(jī)-硅烷-有機(jī)”的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

在金屬表面處理領(lǐng)域，經(jīng)過硅烷處理過的金屬具有優(yōu)異的阻隔性和耐候性，能有效防止水、氧氣、氯離子等腐蝕介質(zhì)的侵蝕，顯著延長金屬構(gòu)件的使用壽命。例如汽車行業(yè)，車身鋼板、鋁合金輪轂等部件進(jìn)行硅烷表面處理后，它不僅能夠提高車身的防腐性能，還能增強(qiáng)漆膜的附著力。在航空航天領(lǐng)域，由于對材料性能要求極高，硅烷處理劑因其卓越的防腐和附著力特性，被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)零部件的表面處理，確保飛機(jī)在惡劣環(huán)境下的安全飛行。

上海穎申金屬表面處理劑有限公司公開專利《一種金屬表面硅烷處理方法》，對金屬表面進(jìn)行硅烷化處理，使硅烷分子在金屬表面發(fā)生水解和縮聚反應(yīng)，形成硅烷膜，然后經(jīng)過烘烤干燥（將涂覆了硅烷涂料的金屬表面放入烤箱或使用熱風(fēng)吹干燥）加快硅烷涂料的干燥速度和固化效果、硅烷涂料固化（硅烷涂料會逐漸固化形成硅烷涂層）提高金屬表面的耐腐蝕性能和耐磨性能。

上海興賽爾表面材料有限公司公開專利《一種鍍鋅鋁鎂板用環(huán)保鈍化液及其制備方法》公開了一種鍍鋅鋁鎂板用環(huán)保鈍化液及其制備方法，該環(huán)保鈍化液添加了水性硅烷成分。該發(fā)明的鍍鋅鋁鎂板用環(huán)保鈍化液除保留傳統(tǒng)三價(jià)鉻鈍化液耐蝕性、噸耗低的優(yōu)點(diǎn)外，同時(shí)提供優(yōu)異的防銹性和耐黒變性能，兼具成膜快速、均勻，能夠在中低溫條件下快速干燥，滿足鋼鐵廠連續(xù)化、高速化生產(chǎn)的要求。

在涂料領(lǐng)域，硅烷偶聯(lián)劑可以增強(qiáng)涂料的耐候性、附著力、流變性能。硅烷偶聯(lián)劑能夠與涂料中的有機(jī)分子和無機(jī)顆粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，從而提高涂料的耐候性，延長涂料的使用壽命。與基材表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵或物理吸附，增加涂料與基材之間的結(jié)合力，提高附著力。在涂料中起到潤滑作用，降低涂料的黏度，使得涂料更易于施工和涂布。改善涂料的分散性，均勻分散顏料和填料，提高涂料的色彩穩(wěn)定性和光澤度。

重慶鉅鎣五金有限公司公開專利《一種五金件表面烤漆方法》，烤漆在120-150℃下烘烤30-60分鐘，使烤漆層充分交聯(lián)固化，形成堅(jiān)硬耐用的表面保護(hù)層。經(jīng)過附著力、耐腐蝕和耐磨性測試，結(jié)果表明附著力交叉切割法試驗(yàn)達(dá)到5A，鹽霧試驗(yàn)120h無明顯腐蝕，摩擦試驗(yàn)500次無明顯磨損。

常熟市方塔涂料化工有限公司公開專利《一種超低溫固化環(huán)氧防腐涂料》，配方中添加硅烷改性環(huán)氧樹脂成分，該涂料能有效改善涂料的氣候耐受性，防止開裂，而且具有較好的防腐特性和較高的附著力的優(yōu)點(diǎn)，所用的固化劑為以酚醛胺為主體的混合固化體系，可以有效的加速環(huán)氧樹脂的反應(yīng)速度，降低固化反應(yīng)溫度減少固化能源消耗。

格物致新材料有限公司最新研發(fā)生產(chǎn)兩款水性硅烷產(chǎn)品“環(huán)氧基硅烷低聚物(PCU-K11)”和“乙烯基硅烷低聚物(PCU-A18)”。能夠顯著提升金屬（如鋼鐵、銅、鋁等）的耐腐蝕性，增強(qiáng)涂層附著力，同時(shí)具備疏水性和耐候性，相比單體硅烷，低聚物成膜更均勻，存儲時(shí)間更長，穩(wěn)定性更高。PCU-K11結(jié)構(gòu)中具有較高含量的環(huán)氧基基團(tuán)，通過開環(huán)形成穩(wěn)定化學(xué)鍵，適合剛性復(fù)合材料的耐久性需求。PCU-A18結(jié)構(gòu)中具有較高含量的乙烯基基團(tuán)，適合柔性材料的粘結(jié)。

具體應(yīng)用領(lǐng)域包括：

1.金屬表面處理。如熱鍍鋅、卷鋼、鋁合金等，增強(qiáng)金屬的耐蝕和耐候性；

2.水性涂料。如水性丙烯酸、水性環(huán)氧底漆等，增強(qiáng)涂料對基材的附著力，對體系聚合物的相容性；

3.烤漆。提高涂層的耐水性、耐化學(xué)性、耐擦洗性等性能。