偶联剂简介


在橡胶与塑料加工中，越来越普遍使用各种来源广泛、价格低廉或性能特异的无机材料作为橡胶与塑料的填充剂或补强剂，这样不仅可以降低制品的成本，而且加入了这些无机材料后，还赋予了橡胶和塑料制品各种宝贵的性能，这对于扩大塑料和橡胶制品的应用范围具有重大意义。例如在加入碳酸钙、滑石粉可可提高制品的耐冲击和耐磨性，加入高岭土可提高制品的电绝缘性，加入二氧化硅可提高制品的刚度和耐磨性；加入二氧化钛可提高制品的白度、硬度剂耐磨性等等。其他如许多工业废渣无机材料，经过研究对橡胶及塑料制品的制造，提高制品的性能都有很好的作用。但在开发应用这些无机材料时，最为重要的就是如何对其进行表面处理和改性，这是这些材料能否成功使用的关键，而对这些无机材料的表面处理技术与偶联剂是密不可分的。
偶联剂它是一类具有两性结构的化合物，它们分子中一部分基团可与无机物表面的化学基团反应，形成很强的键合作用，另一部分基团则有亲有机物的性质，可和橡胶塑料等有机高分子聚合物分子进行化学键合，从而把橡胶塑料等有机高分子聚合物和无机材料，这两种性质完全不同的牢固的结合在一起。所以偶联剂又称之为表面处理剂或架桥剂、促交联剂。
偶联剂的发展是和塑料和橡胶等高分子材料工业的发展紧密联系在一起的，我们国家从上个世纪六十年代第一个硅烷偶联剂品种率先开发成功后，经过40多年的努力，乞今为止已形成了以硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂系列为主体，铝酸酯、铝钛复合偶联剂及稀土偶联剂等为补充的偶联剂工业体系。
一． 硅烷偶联剂
硅烷偶联剂是目前应用最为广泛、品种最多、用量最大的一类偶联剂。其化学结构式一般以：YRSiX3表示。结构中具有两个活性官能团，一个是与硅原子联接的官能团，又称为无机端，另一个是与亚烷基联接的官能团，又称为有机端，无机端经水解后与无机物界面反应，有机端则与橡胶塑料等高分子聚合物的有机界面进行作用，式中R系与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性其分子官能团，如氨基、乙烯基、巯基、环氧基、氰基、硫醇基、甲基丙烯不锈钢弯头酰氧基等。X为能够水解的烷氧基如甲氧基、乙氧基以及氯等。当偶联剂发生作用时，首先SiX3发生水解，形成硅醇，与无机物表面的羟基反应，而X烷氧基的另一端则与橡胶塑料等高分子聚合物的有机界进行键合，再加上R基团与橡胶塑料等高分子聚合物的亲和力，因而改善了复合材料组分之间的结合力。使橡胶塑料等高分子聚合物制品的性能大大提高。
硅烷偶联剂的品种很多，应用时用量一般为无机物重量的0.25%~0.5%。用量过多，效果并不理想。橡胶行业用的硅烷偶联剂主要有Si69等。二． 钛酸酯偶联剂
随着聚合物工业的发展，为了解决硅烷偶联剂对聚烯烃等热塑性高分子材料缺乏偶联效果的问题，上个世纪七十年代发展了钛酸酯偶联剂。其对热塑性聚合物热固性塑料以及合成橡胶等填充体系均有较好的偶联效果。钛酸酯偶联剂主要有4类即单烷氧基型、单烷氧基磷酸酯型、鳌合型和配位型。其作用机理比较复杂，目前在橡胶工业中应用不是很广泛，在此不作详细介绍。
三．其他类偶联剂
铝酸酯、铝钛复合偶联剂及稀土偶联剂等在橡胶工业中也没有基本没有应用，在此也不作详细介绍。
标签：偶联剂