偶聯(lián)劑是提高高分子復(fù)合材料性能的關(guān)鍵助劑及降低高分子復(fù)合材料成本的理想輔料。偶聯(lián)劑作為 無機(jī)填料的表面改性劑，改善了填料與樹脂的相容性，填料更易分散在樹脂中，降低了熔融粘度，改善了加工性能，提高了生產(chǎn)效率，減少了 機(jī)械磨損，對(duì)實(shí)現(xiàn)高填充起著重要作用，同時(shí)減少樹脂用量，降低了生產(chǎn)成本。目前，工業(yè)上使用的偶聯(lián)劑按照化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為硅烷類偶聯(lián)劑 ，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鉻體系偶聯(lián)劑，鋯鋁體系偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑及鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑等。鈦酸酯偶聯(lián)劑是目前應(yīng)用很廣的一類偶聯(lián)劑，尤其在 ＰＶＣ填充塑料中實(shí)用價(jià)值最好。
偶聯(lián)劑是在無機(jī)材料和有機(jī)材料或者兩者
不同的有機(jī)材料復(fù)合系統(tǒng)中，能通過化學(xué)作用把二者結(jié)合起來，或者能通過化學(xué)反應(yīng)，使二者的親和性得到改善，從而提高復(fù)合材料功能的物 質(zhì)。其分子中的一部份基團(tuán)可與無機(jī)物表面的化學(xué)基團(tuán)反應(yīng)，形成強(qiáng)固的化學(xué)鍵，另一部分基團(tuán)則有親有機(jī)物的性質(zhì)，可與有機(jī)分子反應(yīng)或物 理纏繞，從而把兩種性質(zhì)不大相同的材料牢固結(jié)合起來，也就是把無機(jī)材料(填充劑)與高分子材料(ＰＶＣ樹脂)的界面連接起來。鈦酸酯偶聯(lián) 劑是美國Kenrich石油化學(xué)公司于1975年開發(fā)的一類新型偶聯(lián)劑，它具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，對(duì)于熱塑性聚合物與干燥填充劑有良好的偶聯(lián)效能。 （一）根據(jù)分子結(jié)構(gòu)與填充劑表面的偶聯(lián)機(jī)理，鈦酸酯偶聯(lián)劑可分為四種基本類型。
1、單烷氧基型
該類偶聯(lián)劑特別適合于不含游離水，只含化學(xué)鍵含水或物理鍵含水的干燥填料體系，如碳酸鈣、水合氧化鋁等。典型品種為三異硬脂酸鈦 酸異丙酯(ＴＴＳ)，也是目前應(yīng)用最廣泛的鈦酸酯偶聯(lián)劑。
2、單烷氧基焦磷酸酯基型
該類偶聯(lián)劑適合于濕含量較高的填充體系，如陶土、滑石粉等。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)合一部份水。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-38Ｓ、ＫＲ-38Ｓ)
3、螯合型
該類偶聯(lián)劑適合于高溫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、炭黑等。
在高溫體系中，一般的單烷氧基型鈦酸酯由于水解穩(wěn)定性較差，偶聯(lián)效果不高。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，其代表品種為二(二辛基焦磷酰氧基)氧代酯酸鈦(ＫＲ-138Ｓ)。
4、配位體型
這是為了避免四價(jià)鈦酸酯在某些體系中的反應(yīng)而研制的。該類偶聯(lián)劑適于許多填充體系,其偶聯(lián)機(jī)理與單烷氧基鈦酸酯類似。其代表品 種為二(亞磷酸二辛酯基)鈦酸四異丙酯(ＫＲ-41Ｂ)。
5、典型的鈦酸酯偶聯(lián)劑的類型、化學(xué)結(jié)構(gòu)
鈦酸酯偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)可分6個(gè)功能區(qū)，功能區(qū)不同，偶聯(lián)劑性能功效也不同〔4〕，它的通式為：(Ｒｏ)ｍ-Ｔｉ-(ＯＸ-Ｒ′-Ｙ)ｎ式 中:1≤ｍ≤4?。?ｎ≤6Ｒ—短碳鏈烷烴基；Ｒ′—長碳鏈烷烴基;Ｘ—Ｃ、Ｎ、Ｐ、Ｓ等元素;Ｙ—羥基、氨基、環(huán)氧基、雙鍵等基團(tuán)。
（二）偶聯(lián)機(jī)理
偶聯(lián)劑的作用和效果已被世人所承認(rèn)和肯定，但有關(guān)偶聯(lián)劑的作用機(jī)理,迄今尚無完整理論?，F(xiàn)有化學(xué)鍵理論、浸潤效應(yīng)和表面能理論、可 變形層理論、拘束層理論等，而其中化學(xué)鍵理論被認(rèn)為是比較完整的一種理論。化學(xué)鍵理論認(rèn)為,偶聯(lián)劑含有一種化學(xué)官能團(tuán)與無機(jī)填料表面的 質(zhì)子作用形成共價(jià)鍵，此外偶聯(lián)劑還含有至少一種不同的官能團(tuán)與聚合物分子鍵合，從而偶聯(lián)劑就起著在無機(jī)相與有機(jī)相之間相互連接的橋梁 作用，導(dǎo)致較強(qiáng)的界面結(jié)合。
鈦酸酯偶聯(lián)劑種類對(duì)ＰＶＣ偶聯(lián)性能影響
由于鈦酸酯偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)不同，所以功能不盡相同，在偶聯(lián)中有各自特點(diǎn),我們?cè)谑褂眠x擇時(shí)應(yīng)根據(jù)不同樹脂及填充劑來選擇偶聯(lián)劑。主 要鈦酸酯偶聯(lián)劑應(yīng)用范圍見表2。鈦酸酯偶聯(lián)劑通過烷氧基團(tuán)與填料表面吸附的微量羥基或質(zhì)子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，偶聯(lián)劑填料的表面形成單分子層 ，同時(shí)釋放異丙酸。
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