水性硅烷偶联剂是一类适用于水性体系的有机硅化合物，这类硅烷偶联剂在水性体系中具有很好的水性稳定性和较长的的储存期，因此可直接加入到水性体系，做成单组份配方。

常见的水性硅烷有环氧基硅烷、乙烯基硅烷和氨基硅烷等：

水性硅烷还可分为水溶液和低聚物，两者主要的区别在与聚合度上，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围，通常具有应用价值的聚合度在3-5之间。

硅烷在水解后可在基材表面成膜，这层硅烷膜具有良好的隔绝性和耐蚀性。在此基础上发展而来的硅烷技术可实现涂装工艺无磷、无镍、锰、铬等重金属和无亚硝酸盐致癌物，绿色环保，将引领一场金属表面处理工业的革命。作用机理如图所示：

 

‌水解反应‌：Si-OR基团水解为Si-OH，与无机物或金属氧化物表面的羟基缩合形成Si-O-Si键‌；

‌界面结合‌：有机官能团（R'）通过共价键或氢键与聚合物结合，形成“无机-硅烷-有机”的稳定结构。

在金属表面处理领域，经过硅烷处理过的金属具有优异的阻隔性和耐候性，能有效防止水、氧气、氯离子等腐蚀介质的侵蚀，显著延长金属构件的使用寿命。例如汽车行业，车身钢板、铝合金轮毂等部件进行硅烷表面处理后，它不仅能够提高车身的防腐性能，还能增强漆膜的附着力。在航空航天领域，由于对材料性能要求极高，硅烷处理剂因其卓越的防腐和附着力特性，被广泛应用于飞机零部件的表面处理，确保飞机在恶劣环境下的安全飞行。

上海颖申金属表面处理剂有限公司公开专利《一种金属表面硅烷处理方法》，对金属表面进行硅烷化处理，使硅烷分子在金属表面发生水解和缩聚反应，形成硅烷膜，然后经过烘烤干燥（将涂覆了硅烷涂料的金属表面放入烤箱或使用热风吹干燥）加快硅烷涂料的干燥速度和固化效果、硅烷涂料固化（硅烷涂料会逐渐固化形成硅烷涂层）提高金属表面的耐腐蚀性能和耐磨性能。

上海兴赛尔表面材料有限公司公开专利《一种镀锌铝镁板用环保钝化液及其制备方法》公开了一种镀锌铝镁板用环保钝化液及其制备方法，该环保钝化液添加了水性硅烷成分。该发明的镀锌铝镁板用环保钝化液除保留传统三价铬钝化液耐蚀性、吨耗低的优点外，同时提供优异的防锈性和耐黒变性能，兼具成膜快速、均匀，能够在中低温条件下快速干燥，满足钢铁厂连续化、高速化生产的要求。

在涂料领域，硅烷偶联剂可以增强涂料的耐候性、附着力、流变性能。硅烷偶联剂能够与涂料中的有机分子和无机颗粒发生化学反应，形成稳定的化学键，从而提高涂料的耐候性，延长涂料的使用寿命。与基材表面发生化学反应，形成化学键或物理吸附，增加涂料与基材之间的结合力，提高附着力。在涂料中起到润滑作用，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，均匀分散颜料和填料，提高涂料的色彩稳定性和光泽度。

重庆钜蓥五金有限公司公开专利《一种五金件表面烤漆方法》，烤漆在120-150℃下烘烤30-60分钟，使烤漆层充分交联固化，形成坚硬耐用的表面保护层。经过附着力、耐腐蚀和耐磨性测试，结果表明附着力交叉切割法试验达到5A，盐雾试验120h无明显腐蚀，摩擦试验500次无明显磨损。

常熟市方塔涂料化工有限公司公开专利《一种超低温固化环氧防腐涂料》，配方中添加硅烷改性环氧树脂成分，该涂料能有效改善涂料的气候耐受性，防止开裂，而且具有较好的防腐特性和较高的附着力的优点，所用的固化剂为以酚醛胺为主体的混合固化体系，可以有效的加速环氧树脂的反应速度，降低固化反应温度减少固化能源消耗。

格物致新材料有限公司最新研发生产两款水性硅烷产品“环氧基硅烷低聚物(PCU-K11)”和“乙烯基硅烷低聚物(PCU-A18)”。能够显著提升金属（如钢铁、铜、铝等）的耐腐蚀性，增强涂层附着力，同时具备疏水性和耐候性，相比单体硅烷，低聚物成膜更均匀，存储时间更长，稳定性更高。PCU-K11结构中具有较高含量的环氧基基团，通过开环形成稳定化学键，适合刚性复合材料的耐久性需求。PCU-A18结构中具有较高含量的乙烯基基团，适合柔性材料的粘结。

具体应用领域包括：

1.金属表面处理。如热镀锌、卷钢、铝合金等，增强金属的耐蚀和耐候性；

2.水性涂料。如水性丙烯酸、水性环氧底漆等，增强涂料对基材的附着力，对体系聚合物的相容性；

3.烤漆。提高涂层的耐水性、耐化学性、耐擦洗性等性能。