偶联剂

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什么是偶联剂[1]

  偶联剂是指在无机材料和有机材料或者不同的有机材料复合系统中,能通过化学作用,把两者有机结合起来,或者能通过化学反应,使两者的亲和性得到改善,从而提高复合材料功能的物质。

偶联剂的选择和应用[2]

  偶联剂按化学结构一般可分为:硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂及其他类偶联剂。

  一般来说,偶联剂两端的官能团分别与填料的分散相和基质聚合物进行反应。因填料不同,偶联效果差别很大,例如硅烷偶联剂对于二氧化硅、三氧化二铝、玻璃纤维、陶土、硅酸盐、碳化硅等有显著效果;对滑石粉、粘土、氢氧化铝、硅灰石、铁粉、氧化铝等效果稍差些;对石棉、二氧化钛、三氧化二铁等效果不太大;对碳酸钙、石墨、炭黑、硫酸钡、硫酸钙等效果很小。

  表面具有硅醇基的填料,硅烷偶联剂的偶联效果大,而对于钙、镁、钡的碳酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐等,硅烷偶联剂的偶联效果则不太明显。若用二氧化硅的水溶胶处理没有硅醇基的填料粒子表面,然后再使用硅烷偶联剂,此时就会产生较好的偶联效果,这种处理方法被称为双涂层法。

  钛酸酯偶联剂及铝酸酯偶联剂均能处理填料的表面,只是处理的效果各有一定的针对性。如钛酸酯偶联剂处理效果比较好的填料有碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、亚硫酸钙、氢氧化铝、氢氧化镁、硅酸钙、硅酸铝、钛白粉、石棉、氧化铝、三氧化二铁、氧化铅、铁酸盐等;处理效果稍次的填料有云母、二氧化硅、氧化镁、氧化钙等;处理效果较差的填料有滑石粉、炭黑、木粉;几乎没有效果的有石墨、磁粉、陶土、一般颜料等。不过也要根据偶联剂的具体品种、牌号、用量等再确定。

偶联剂的发展方向[3]

  偶联剂发展到今天基本已经成型,要想有进一步的发展,必须抓住时代的特征。随着环境保护的要求越来越高,卤系阻燃剂的使用被禁止,降解的材料日益增加,这都为拓宽偶联剂的使用提供了方向。

  1.硅烷偶联剂的发展

  目前常用的硅烷偶联剂为三烷氧基型,但三烷氧基型偶联剂有可能降低基体树脂的稳定性,因而近年来二烷氧基型偶联剂的研究和应用得到重视。合成带有活性硅烷基的高分子也是硅烷偶联剂的发展方向之一,这种偶联剂对胶粘剂中的树脂具有更好的相容性,可在被粘物表面形成一个均一面,因而具有更好的粘接效果。过氧基硅烷也是近年来开始研究的一种偶联剂,它的特点是在热的作用下,偶联剂分解生成自由基,可以与烯类聚合物发生交联,从而促进烯类聚合物的粘接。

  2.发展适合于木塑复合物的偶联剂

  木塑复合材料则以其环保性而在近来发展势头强劲。与其他填充物不同,该材料的填充物是木屑、秸秆等,来源广泛、价格低廉,一般填充量在2O~5O,可有效节约树脂原料,降低成本。但是由于木粉具有较强的吸水性,且极性很强,而热塑性塑料多数为非极性的,具有疏水性,所以两者之间的相容性较差,界面的粘结力很小,因此需发展适当的偶联剂来改性聚合物和木粉的表面,以提高木粉与树脂之间的界面亲和能力。同时木塑复合物的迅速发展也给偶联剂提供了一个更加广阔的空间。

  3.多功能偶联剂的发展方向

  为了改善材料的性能,单一助剂往往不能满足需要,要使用到多种助剂。但多种助剂并用时,各种助剂往往并不能象单独使用时那样发挥各自的作用或产生正的协同效应,甚至会产生负的协同作用,导致某些助剂无效乃至产生不良作用,使材料性能劣化。如果一种偶联剂,同时具有多种功能,可有效避免多种助剂并用时产生的不良作用,使材料在多方面同时具有优良的性能。开发同时具有多种功能的偶联剂,已成为目前偶联剂研究工作的一个重要发展趋势

参考文献

  1. 李桂颖,梁明.偶联剂的应用及新进展[J].化工时刊,1999(3)
  2. 偶联剂的选择和应用[J].聚合物与助剂,2011(6)
  3. 毛晨曦.偶联剂的现状与发展[J].聚合物与助剂,2008(5)
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