B粉的表面改性及对B/KNO3点火药性能的影响(3)
①硅烷偶联剂的结构特征
硅烷试剂作为一种具有独特结构的硅化合物，架起了无机物与有机物之间的桥梁，改进了许多材料的性能。
硅烷试剂分子具有两种不同的反应性基团，其一般化学结构式为：Y-R-SiX3，其中：X是结合在硅原子上可进行水解并生成Si—OH的基团，如烷氧基、乙酰氧基、卤素等；Y为有机官能团，如乙烯基、氨基、环氧基、巯基等；R是具有饱和或不饱和键的碳链，通过它把Y与Si原子连接起来。由于X和Y是两类反应特性不同的活性基团，因此通过硅烷可在无机材料和有机材料的界面之间架起“分子桥” [26]，把两种性质悬殊的材料连接起来。所以硅烷偶联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，单一的理论往往难以充分说明，对于硅烷试剂在界面的作用机理就有多种解释。
②硅烷偶联剂的作用机理
已经提出的关于硅烷试剂在无机物表面行为的理论主要有化学结合理论、物理吸附理论、氢键形成理论、可逆平衡理论等。Arkies[27]提出的理论模式被认为是最接近实际的一种理论；该理论提出了四步反应模型：①与硅相连的Si—X基水解成Si—OH；②Si—OH之间脱水缩合成含Si—OH的低聚硅氧烷；③低聚物中的Si—OH与基材表面上的OH形成氢键；④加热固化过程中伴随脱水反应而与基材形成共价键。一般认为，在界面上硅烷的Si与基材表面只有一个键合，剩下两个Si—OH，或者与其他硅烷中的Si—OH缩合，或者处于游离状态。但是化学键理论的单分子层机理过于简单，是一种理想情况，实际上硅烷的用量多于单分子层的需要，在界面中的厚度大于单分子层，多余的偶联剂还可起交联作用。
硅烷与金属表面的反应目前有两种解释[28]：一种认为硅醇与金属表面的氧化物或水化物层起了反应；另一种认为是偶联剂上的氮原子与金属表面原子发生了螯合作用[29]。
③硅烷偶联剂的选用原则
在硅烷偶联剂分子中，既有亲有机材料的有机基团，又有亲无机材料的可水解基团。其中有机基团对制品的性能影响很大。只有当有机基团能与相应的有机材料反应时，才能提高复合材料的的性能。当硅烷偶联剂中的有机基团为非反应性的烷基或芳基时，对极性有机材料不起作用；但可用于非极性材料（如硅橡胶、聚苯乙烯等）中。
在选择硅烷偶联剂作复合材料的助剂时，除需考虑硅烷偶联剂有机基团的反应性之外，还应考虑硅烷偶联剂与有机材料的相容性以及对胶料贮存稳定性的影响。有时，采用复合硅烷偶联剂或硅烷偶联剂与多种化合物的反应产物效果会更好[30]。
（2）实验步骤
称取4.0g硼粉，置于250mL烧杯中，加入70mL无水乙醇，超声分散15min后，将烧杯置于一定温度的恒温水浴中加热，当烧杯内温度稳定时，加入一定量的硅烷偶联剂和水，搅拌反应一段时间后，将混合物抽滤，将样品置于50℃的真空干燥箱干燥4～8h，即得预处理产物。
（3）测试表征
①红外光谱
处理前的硼粉红外光谱如下图2.2.1.1。
图2.2.1.1 处理前硼粉红外谱图
图中我们可以发现未包覆硼粉在1400cm～1500 cm-1之问主要是H3BO3的伸缩振动峰，在820 cm-1附近为H3BO3较弱的峰，在1201cm-1附近为H3BO3尖锐的中强峰。
处理后的硼粉红外光谱如图2.2.1.2。
图2.2.1.2 包覆后硼粉红外谱图
预处理所用偶联剂的水解造成了谱图的变化。
②SEM
测试结果如下图2.2.1.3。 a）预处理前硼粉图 b）预处理后硼粉