一篇文章帶你讀懂偶聯(lián)劑

一篇文章帶你讀懂偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑:是一類具有兩性結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，它們分子中的一部分基團(tuán)可與無(wú)機(jī)表面的化學(xué)基團(tuán)反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合；另一部分基團(tuán)則有親有機(jī)物的性質(zhì)，可與有機(jī)分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或產(chǎn)生較強(qiáng)的分子間作用，從而將兩種性質(zhì)截然不同的材料牢固地結(jié)合起來(lái)，改善無(wú)機(jī)填料在聚合物基體中的分散狀態(tài)，提高填充聚合物材料的力學(xué)性能和使用性能。3.KH560(γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)

溶解性：溶于水，同時(shí)發(fā)生水解反應(yīng)，水解反應(yīng)放出甲醇。溶于醇、丙酮和在5%以下的正常使用水平溶于大多數(shù)脂肪族酯。

KH-560是一種含環(huán)氧基的偶聯(lián)劑，用于多硫化物和聚氨酯的嵌縫膠和密封膠，用于環(huán)氧樹(shù)脂的膠粘劑、填充型或增強(qiáng)型熱固性樹(shù)脂、玻璃纖維膠粘劑和用于無(wú)機(jī)物填充或玻璃增強(qiáng)的熱塑料性樹(shù)脂等。

1、鈦酸酯偶聯(lián)劑化學(xué)結(jié)構(gòu)通式

R基：可與無(wú)機(jī)填料表面的羥基反應(yīng)，形成偶聯(lián)劑的單分子層，從而起化學(xué)偶聯(lián)作用。

-O-基：能發(fā)生各種類型的酯基轉(zhuǎn)化反應(yīng)，由此可使鈦酸酯偶聯(lián)劑與聚合物及填料產(chǎn)生交聯(lián)，同時(shí)還可與EP中的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)。

X：與鈦氧鍵連接的原子團(tuán)，或稱黏結(jié)基團(tuán)，決定著鈦酸酯偶聯(lián)劑的特性?？蔀椋和檠趸?、羧基、硫酰氧基、磷氧基、亞磷酰氧基、焦磷酰氧基等。

R’：是鈦酸酯偶聯(lián)劑分子中的長(zhǎng)鏈部分，主要是保證與聚合物分子的纏結(jié)作用和混溶性，提高材料的沖擊強(qiáng)度，降低填料的表面能，使體系的黏度顯著降低，并具有良好的潤(rùn)滑性和流變性能。

Y：是鈦酸酯偶聯(lián)劑進(jìn)行交聯(lián)的官能團(tuán)，有不飽和雙鍵基團(tuán)、氨基、羥基等。鈦酸偶聯(lián)劑2、分類

1）單烷氧基型

2）單烷氧基焦磷酸酯型

3）螯合型

4)配位體型

3、作用機(jī)理

鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機(jī)理較為復(fù)雜，但它的多功能性與一劑多用的特征十分引人注目。

①單烷氧基鈦酸酯

單烷氧基可與填料表面上的羥基氫原子反應(yīng)，形成化學(xué)鍵合。另外三個(gè)有機(jī)長(zhǎng)鏈可與聚合物分子發(fā)生纏繞，這樣就將聚合物與填料緊密地結(jié)合在一起。

單烷氧基鈦酸酯在填料表面形成的是單分子層，而不是像硅烷偶聯(lián)劑那樣形成多分子層。

如果填料或聚合物含有大量的水分，該類單烷氧基鈦酸酯則易發(fā)生水解而失去偶聯(lián)作用。因此，該類偶聯(lián)劑特別適合于不含游離水，只含化學(xué)鍵合水或物理鍵合水的干燥填料體系，如碳酸鈣、水合氧化鋁等。

②單烷氧基焦磷酸酯型偶聯(lián)劑

該類偶聯(lián)劑適合于含濕量較高的填料體系，如陶土、滑石粉、高嶺土等。

在這些體系中，除單烷氧基與填料表面的羥基反應(yīng)形成偶聯(lián)外，焦磷酸酯基還可分解形成磷酸酯基，結(jié)合一部分水。

這類偶聯(lián)劑的典型品種是三（二辛基焦磷酰氧基）鈦酸異丙酯（TTOPP-38）。

③螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑

該類偶聯(lián)劑適用于高濕填料和含水聚合物體系，如濕法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸鋁、水處理玻璃纖維、炭黑等。

在高溫體系中，一般單烷氧基型鈦酸酯由于水解穩(wěn)定性差，偶聯(lián)效果不好，而螯合型鈦酸酯具有極好的水解穩(wěn)定性，適于在高溫狀態(tài)下使用。

根據(jù)螯合環(huán)的不同，這類偶聯(lián)劑分兩種基本類型：螯合100型，螯合基為氧代乙酰氧基；螯合200型，螯合基為二氧亞乙基。

④配位體型鈦酸酯偶聯(lián)劑

為了避免四價(jià)鈦酸酯在某些體系中的副反應(yīng)而研制的，這些反應(yīng)包括：在聚酯中的酯交換反應(yīng)；在環(huán)氧樹(shù)脂中與羥基的反應(yīng)；在聚氨酯中與聚醚與異氰酸酯的反應(yīng)等。該類偶聯(lián)劑適用于許多填充體系，其偶聯(lián)機(jī)理與單烷氧基鈦酸酯類似。

4、特性

1）鈦酸酯偶聯(lián)劑的親有機(jī)部分通常為長(zhǎng)鏈烴基（C12～18)，它與聚合物鏈通過(guò)分子間的范德華力結(jié)合在一起。這種偶聯(lián)作用對(duì)于聚烯烴之類的熱塑性塑料特別適用。長(zhǎng)鏈的纏繞可轉(zhuǎn)移應(yīng)力應(yīng)變，提高沖擊強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和剪切強(qiáng)度，同時(shí)可在保持拉伸強(qiáng)度的情況下，增加填充量。

2）此外，長(zhǎng)鏈烴基還可以改變無(wú)機(jī)物界面處的表面能，使黏度下降，高填充聚合物顯示良好的熔融流動(dòng)性。

3）鈦酸酯偶聯(lián)劑應(yīng)盡量避免與具有表面活性的助劑并用，它們會(huì)干擾鈦酸酯在界面處的偶聯(lián)反應(yīng)，如果非使用這些助劑，應(yīng)在填料、偶聯(lián)劑和聚合物充分混合之后再加入。

4）多數(shù)鈦酸酯都不同程度地與酯類增塑劑發(fā)生酯交換反應(yīng)，因此，酯類增塑劑的加入也應(yīng)在填料、偶聯(lián)劑和聚合物充分混合形成偶聯(lián)之后。

5)單烷氧基鈦酸酯在干燥或煅燒法填料體系中效果最好，在含游離水的濕填料中效果較差，此時(shí)應(yīng)選用焦磷酸酯型鈦酸酯。對(duì)于比表面積大的濕填料最好選用螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑。

鈦酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑可以并用，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，例如用螯合型鈦酸酯處理經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑處理過(guò)的玻璃纖維，偶聯(lián)效果大幅度提高。

5、用量

鈦酸酯偶聯(lián)劑用量通常為填料用量的0.5%，或?yàn)楣腆w樹(shù)脂用量的0.25%，最終由效能來(lái)決定其最佳用量。其用量一般為無(wú)機(jī)填料的0.2%~0.25%。

6、使用方法

a、濕混合法

單烷氧基型、配位體型等偶聯(lián)劑可以用汽油、苯、乙醇等溶劑進(jìn)行稀釋，再同填料或顏料混合均勻，然后用加熱或減壓等方法除去溶劑。

b、干混合法

在塑料工業(yè)中使用鈦酸酯偶聯(lián)劑，主要采用干法混合。為了使少量的鈦酸酯均勻地包覆在填料表面，一般加入少量稀釋劑，從而使少量的鈦酸酯均勻分布在填料表面上。

7、其他偶聯(lián)劑

鋁酸酯偶聯(lián)劑

其結(jié)構(gòu)與鈦酸酯偶聯(lián)劑類似，分子中存在兩類活性基團(tuán)，一類可與無(wú)機(jī)填料表面作用；另一類可與樹(shù)脂分子纏結(jié)，由此在無(wú)機(jī)填料與基體樹(shù)脂之間產(chǎn)生偶聯(lián)作用。具有色淺、無(wú)毒、使用方便等特點(diǎn)，熱穩(wěn)定性能優(yōu)于鈦酸酯偶聯(lián)劑，價(jià)格僅為鈦酸酯偶聯(lián)劑的一半。

鋁酸酯偶聯(lián)劑的用量一般為復(fù)合材料填料量的0.3%～1.0%。對(duì)于注塑或擠出成型的塑料硬制品，為填料的1.0%左右，其他工藝成型制品、軟制品及發(fā)泡制品，用填料量的0.3%～0.5%。高比表面的填料如氫氧化鋁、氫氧化鎂、白碳黑可用1.0%～1.3%

鋯類偶聯(lián)劑

鋯類偶聯(lián)劑不僅可以促進(jìn)無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的結(jié)合，而且還可以改善填料體系的性能。它的特點(diǎn)是能顯著降低填料體系的黏度，它可以抑制填充粒子間的相互作用，降低填料體系的黏度，從而可提高體系的分散性和增加填充量。

鋯類偶聯(lián)劑對(duì)于碳酸鈣、二氧化硅、氧化鋁、氧化鈦及陶土等填充體系有良好的改性效果。主要適用于聚烯烴、聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂、尼龍、聚氨酯、合成橡膠等不同的聚合物填充體系

有機(jī)鉻類偶聯(lián)劑

由不飽和有機(jī)酸與三價(jià)鉻原子形成配價(jià)型金屬絡(luò)合物。在玻璃纖維增強(qiáng)塑料中，具有較好的使用效果。

有機(jī)鉻偶聯(lián)劑成本低，但品種單調(diào)，適用范圍和偶聯(lián)效果不及硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯類偶聯(lián)劑，更主要的原因是鉻離子毒性及由此帶來(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題，導(dǎo)致目前的用量在逐漸減少

復(fù)合偶聯(lián)劑

（1）鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑

鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑是以鋁代替了部分作為偶聯(lián)劑的中心原子，減少了偶聯(lián)劑價(jià)格較高的鈦的含量，使成本得以降低。它兼具鈦系、鋁系偶聯(lián)劑的特點(diǎn)，偶聯(lián)效果優(yōu)于單一的鈦酸酯、鋁酸酯以及兩者簡(jiǎn)單的混合物?；貜?fù)“助劑”，查詢更多相關(guān)文章

（2）鋁鋯酸酯偶聯(lián)劑

該類偶聯(lián)劑是含鋁、鋯元素的有機(jī)絡(luò)合物的低聚合物，鋁鋯酸脂類偶聯(lián)劑具有以下特點(diǎn)：

a)價(jià)格低，其價(jià)格為硅烷偶聯(lián)劑的一半左右；

b)應(yīng)用效果好，具有良好的水解穩(wěn)定性；

c)熱穩(wěn)定性好，可耐熱到300℃；

8、偶聯(lián)劑的選用原則

1）硅烷類偶聯(lián)劑主要適用于玻璃纖維及含硅填料，如石英、硅灰石等，也可用于部分金屬的氧化物及氫氧化物，但不適用于CaCO3。樹(shù)脂主要為熱固性樹(shù)脂。

2）鈦酸酯類偶聯(lián)劑對(duì)填料的適用范圍廣，如CaCO3，鈦白粉等，還可用于玻璃纖維中。樹(shù)脂主要為熱塑性樹(shù)脂。

3）酸性填料應(yīng)選用含堿性官能團(tuán)的偶聯(lián)劑，而堿性填料應(yīng)選用含酸性官能團(tuán)的偶聯(lián)劑。

4）偶聯(lián)劑加入量