偶联剂改性

合集下载

表面化学改性

粉体工业是一个重要的基础原料工业，在一些高分子材料工业及高聚物复合材料领域中，粉体常常用作无机矿物填料，不仅降低了材料的生产成本，而且还能提高复合材料的力学性能以及稳定性，甚至可以赋予材料某些特殊的物理化学性能，如耐腐蚀性、绝缘性和阻燃性等。但由于这些无机矿物材料与有机高聚物基质(如塑料、橡胶、树脂等)的界面性质不同，因此当以无机矿物填料作为填充物时，除了需要相关的粒度和粒度分布要求之外，还必须对其表面进行改性，以改善其表面的物理化学特性，使其趋近基体的表面特性，提高其在基体中的分散性，从而提高材料的力学性能及综合性能。

表面改性就是指在保持材料或制品原性能的前提下，赋予其表面新的性能，如亲水性、生物相容性、抗静电性能、染色性能等。表面改性的特点是：1）不必整体改善材料，只需进行表面改性或强化，可以节约材料；

2）可以获得特殊的表面层，如果超细晶粒、非晶态、过饱和固溶体，多层结构层等，其性能远非一般整体材料可比；

3）表面层很薄，涂层用料少，为了保证涂层的性能、质量，可以采用贵重稀缺元素而不会显著增加成本；

4）不但可以制造性能优异的零部件产品，而且可以用于修复已经损坏、失效的零件。

表面改性的方法有很多，大体上可以归结为：表面化学反应法、表面接枝法、表面复合化法等。下面本文对表面化学反应法改性做简单介绍，并举例说明几种表面化学改性方法。

所谓无机粉体表面化学改性[1]是指通过无机粉体粒子表面和表面改性剂之间的化学吸附作用或化学反应，改变粒子的表面结构和状态，从而达到表面改性的目的。表面化学改性法是目前最常用的表面改性方法，在无机粉体粒子表面改性技术中占有极其重要的地位。超细无机粉体颗粒比表面积大，表面键态、电子态与粒子内部不同，配位不全等都为用化学方法对无机粉体粒子进行表面改性提供了有利条件。通常，表面改性剂一端为极性基团，能与粉体表面发生化学反应而连接在一起，另一端的非极性基团能与基体形成物理缠绕或是发生化学反应，从而改变无机粉体的分散性，改善制品的性能。表面化学改性方法包括表面沉积

硅烷偶联剂KH550_改性白炭黑及其在环氧树脂中的应用

硅烷偶联剂KH550改性白炭黑及其在环氧树脂中的应用

赵志明，李文琼，靳朝辉，于朝生

（东北林业大学化学化工与资源利用学院，东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室，

黑龙江哈尔滨150040）

摘要：利用硅烷偶联剂KH550对白炭黑纳米粉体进行表面接枝改性，并制备改性白炭黑（mSiO 2）/环氧树脂（EP ）浇铸体，利用傅里叶变换红外光谱（FTIR ）、X 射线衍射（XRD ）、粒度分析、拉伸性能测试、热重分析（TG ）、扫描电镜（SEM ）等手段对改性前后的白炭黑粒、mSiO 2/EP 浇铸体进行表征分析，探究了KH550对白炭黑的改性效果以及mSiO 2用量对浇铸体力学性能、耐热性和结构的影响。结果表明：以异丙醇作为分散剂，当KH550质量分数为20%，反应温度为90℃，反应时间为5h ，在醇、水混合溶剂中可以实现KH550对白炭黑的表面改性；当改性白炭黑用量为8%(wt.)时，浇铸体综合性能最好，拉伸强度为41.29MPa ，较纯EP 提升了95.2%；其最大分解速率时的温度为377℃，较纯EP 提升了14℃。

关键词：KH550；白炭黑；改性；环氧树脂；拉伸强度中图分类号：TQ 127.2

Study on Surface Modiﬁ cation of Silica with KH550 and Its Application in Epoxy Resin

ZHAO Zhi-ming, LI Wen-qiong, JIN Zhao-hui, YU Chao-sheng

（ College of Chemistry, Chemical Engineering and Resource Utilization, Northeast Forestry University; Key Laboratory of Forest

偶联剂改性

铝酸酯偶联剂
◦ 铝酸酯偶联剂是一种新型偶联剂，其结构与钛酸酯偶联剂类似，分子中存在两类活性基团，一类可与无机填料表面作用；另一类可与树脂分子缠结，由此在无机填料与基体树脂之间产生偶联作用。 ◦ 铝酸酯偶联剂在改善制品的物理性能，如提高冲击强度和热变形温度方面，可与钛酸酯偶联剂相媲美；其成本较低，价格仅为钛酸酯偶联剂的一半，且具有色浅、无毒、使用方便等特点，热稳定性能优于钛酸酯偶联剂。

结构和作用机理
◦ 硅烷偶联剂的通式为ＲｎＳｉＸ（4-ｎ），式中Ｒ为非水解的、可与高分子聚合物结合的有机官能团。根据高分子聚合物的不同性质，Ｒ应与聚合物分子有较强的亲和力或反应能力，如甲基、乙烯基、氨基、环氧基、巯基、丙烯酰氧丙基等。Ｘ为可水解基团，遇水溶液、空气中的水分或无机物表面吸附的水分均可引起分解，与无机物表面有较好的反应性。典型的Ｘ基团有烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等；最常用的则是甲氧基和乙氧基，它们在偶联反应中分别生成甲醇和乙醇副产物。由于氯硅烷在偶联反应中生成有腐蚀性的副产物氯化氢，因此要酌情使用。

研究了ZnO 体积分数和界面对复合材料力学性能和热性能的影响规律,为导热复合材料制备过程中基体与填料配比的选择、合适的填料表面处理方法以及实现力学性能与热性能的兼顾提供了指导依据。研究结果表明: 当φ(ZnO) < 20 %时,填料的加入有利于全面提高复合材料的力学性能和热性能;NDZ-132偶联剂的加入有助于改善聚丙烯/ ZnO 复合材料的热性能与力学性能,但是界面强度过大会使材料呈现脆性,冲击性能略有下降。加入大分子偶联剂相当于在填料表面增加一个柔性层, 有利于提高材料的冲击性能,但是不利于热能在材料内部传递。随着NDZ-132偶联剂质量分数的增加,复合材料的导热性能、拉伸及弯曲性能都呈现出先增加后降低的趋势;当偶联剂质量分数约为1. 5 %时,复合材料性能达到最佳值。

偶联剂Si69改性白炭黑对NR_SSBR并用胶性能的影响

偶联剂Si69改性白炭黑对NR /SSBR

并用胶性能的影响

程　利,牟守勇,赵树高,张　萍3

(青岛科技大学橡塑材料与工程教育部重点实验室,山东青岛　266042)

摘要:试验研究偶联剂Si69用量和白炭黑改性方法对白炭黑填充NR/SSBR 并用胶性能的影响。结果表明,当采用直接加入法改性白炭黑时,随着偶联剂Si69用量的增大,Payne 效应减弱,NR/SSBR 并用胶的t 10延长,t 90缩短,硫化胶的物理性能提高,偶联剂Si69用量以415份为宜。与直接加入法改性白炭黑填充并用胶相比,预处理法改性白炭黑填充并用胶的Payne 效应减弱,拉伸强度和撕裂强度增大;高温静置处理法改性白炭黑填充并用胶的定伸应力、拉伸强度和损耗模量增大。

关键词:NR ;SSBR ;白炭黑;偶联剂;改性;动态力学性能

中图分类号:TQ330138+3/7;TQ332;TQ33311 文献标识码:B 文章编号:10002890X (2009)0320149205

作者简介:程利(19822),男,山东淄博人,现在卡博特蓝星化工(江西)有限公司工作,硕士,主要从事高分子材料加工与改性的研究。 3通讯联系人

白炭黑作为重要的补强材料,在橡胶工业中

的应用越来越广泛,特别是在溶聚丁苯橡胶(SS 2BR )中填充可以获得较佳的动态力学性能。但由于白炭黑表面存在硅羟基,具有很强的亲水性,因此容易团聚。为改善白炭黑与聚合物界面的结合作用,需对其进行表面改性,通常的做法是加入硅烷偶联剂。目前使用最多的硅烷偶联剂是Si69[123]。N R 属于不饱和的二烯类橡胶,其硫化胶不耐热氧老化,且硫化后期易产生严重的硫化返原现象,导致产品的动态力学性能急剧下降。在NR 胶料中加入一定量的偶联剂Si69,可使硫化胶的交联密度处于动态常量状态,减少或消除硫化返原现象[4]。因此偶联剂Si69在白炭黑填充的NR/SSBR 胶料中具有双重作用,其用量和使用方法对硫化胶的性能影响较大。

PBO纤维表面改性的研究进展

包括化学刻蚀法、偶联剂处理、等离子体处理、电晕处理、辐射处理、酶处理、热处理、化学涂层法和临界液体处理等。

一、化学刻蚀法

利用氧化性介质如浓硫酸、硝酸等对PBO纤维表面进行氧化刻蚀，对

聚合物表面进行强酸浸泡处理可起到酸蚀、除去弱边界层、氧化和增加粗糙度的作用，但同时强酸也会侵蚀PBO纤维本体结构，破坏纤维的结晶结构，导致其强度下降。

研究举例：WU等研究了甲基磺酸（MSA）对PBO纤维表面的化学刻蚀作用; 乔咏梅

等开展了硫酸改性PBO纤维表面黏合性的研究；刘丹丹等采用多聚磷酸（PPA）-乙酸体系处理PBO纤维；罗果等分别采用纯的PPA和体积比1：1的PPA-乙醇溶液处理PBO纤维；

周雪松等用KMnO4的硫酸溶液处理PBO纤维。

优缺比较：在众多PBO纤维化学改性方法中，PPA改性方法具有突出优势。该方法具

有反应时间短、反应条件温和、处理后的PBO纤维溶液易回收等优点；而其他强腐蚀性酸

处理方法存在耗费时间长、对纤维本体破坏大、后处理麻烦等缺点，限制了这些改性方法的应用。

二、偶联剂法

偶联剂改性是指在纤维表层涂覆一层偶联剂分子以增强纤维表面极性。作用机制为：利用烷基链的反应活性和极性对纤维表面自由能、浸润活化能及界面化学键合能产生较大影响，进而改变纤维与树脂的界面黏结强度。

研究举例：王斌等采用一系列硅烷偶联剂对PBO纤维表面进行涂层处理；邱峻等用单丝拔出试验研究了硅烷偶联剂对未经烘干和烘干的PBO纤维的表面处理情况。

优缺比较：不损伤纤维本身的力学性能，而且具有较好的界面改性效果，因此得到了

无机粉体的硅烷偶联剂改性

硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，其通式为RSiX3，式中R代表与聚合物分子有亲和力或反应能力的活性官能团，如氧基、硫基、乙烯基、环氧基、酰胺基、氨丙基等；X代表能够水解的烷氧基，如卤素、烷氧基、酰氧基等。

在进行偶联时，首先X基与水形成硅醇，然后与无机粉体颗粒表面上的羟基反应，形成氢键并缩合成-SiO-M共价键（M表示无机粉体颗粒表面）。同时，硅烷各分子的硅醇又相互缔合齐聚形成网状结构的膜覆盖在粉体颗粒表面，使无机粉体表面有机化。

1、硅烷偶联剂种类及适用对象

（1）硅烷偶联剂种类

根据分子结构中R基的不同，硅烷偶联剂可分为氨基硅烷、环氧基硅烷、硫基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基硅烷、脲基硅烷以及异氰酸酯基硅烷等。

（2）硅烷偶联剂适用对象

硅烷偶联剂可用于许多无机粉体，如填料或颜料的表面处理，其中对含硅酸成分较多的石英粉、玻璃纤维、白炭黑等效果最好，对高岭土、水合氧化铝、氧化镁等效果也比较好，对不含游离酸的钛酸钙效果欠佳。

（3）硅微偶联剂选择

选择硅烷偶联剂对无机粉体进行表面改性处理时，一定要考虑聚合物基料的种类，也即一定要根据表面改性后无机粉体的应用对象和目的来仔细选择硅烷偶联剂。

2、硅烷偶联剂使用方法及用量

（1）硅烷偶联剂使用方法：

应用硅烷偶联剂的方法有两种：

一种是将硅烷配成水溶液，用它处理无机粉体后再与有机高聚物或树脂基料混合，即预处理方法，该方法表面改性处理效果好，是常用的表面改性方法。

另一种方法是将硅烷与无机粉体（如填料或颜料）及有机高聚物基料混合，即迁移法。

滑石粉5大表面改性实例

对滑石粉进行表面改性处理，可提高滑石粉与聚合物的界面亲和性，改善滑石粉填料在高聚物基料中的分散状态，这样滑石粉在复合材料中就不仅具有增量作用，还能起到增强改性的效果，从而提高复合材料的物理力学性能，使滑石得到更好的应用效果和更广泛的应用领域。

1、滑石粉钛酸酯偶联剂改性

钛酸酯偶联剂的作用是在填料表面形成一层单分子覆盖膜.改变其原有的亲水性质，使填料表面性质发生根本性变化。

由于钛酸酯偶联剂具有独特的结构，对聚合物与填充剂有良好的偶联效能，因而可提高填料的分散性和流动性，改善复合材料的断裂伸长率、冲击性和阻燃性能等。

（1）改性方法

干法改性：滑石粉在预热至100℃-110℃的高速混合机中搅拌烘干，然后均匀加入计量的钛酸酯偶联剂（用适量的15#白油稀释），搅拌数分钟，即可获得改性滑石粉填料。

湿法改性：计量的钛酸酯偶联剂用一定量溶剂稀释后，加入一定量滑石粉，于95℃下搅拌30min，过滤烘干得改性滑石粉产品。

（2）应用特性

经钛酸酯偶联剂改性的滑石粉填料可提高与聚丙烯（PP）的相容性，降低体系粘度，增加体系流动性，改善体系加工性能，减少变形，提高尺寸稳定性，扩大PP的应用范围。

2、滑石粉铝酸酯偶联剂改性

（1）改性方法

将适量的铝酸酯（如L2型）溶于溶剂(如液体石蜡)中，加入烘干的1250目的微细滑石粉进行研磨30min改性，并在100℃下恒温一段时间，冷却后即得改性产品。

（2）应用特性

用铝酸酯改性后的滑石粉与普通滑石粉相比，在液体石蜡中的粘度显著减小，水渗透时间增大，有机憎水改性效果明显。由铝酸酯改性的滑石粉代替半补强碳黑填充橡胶，其拉伸强度、伸长率等力学性能有所提高。同时，替代量很大。可达到降低成本，减少环境污染的效果。

偶联剂改性对多孔生物材料的影响研究

中图分类号：Ｔ３２Ｂ３文献标识码：Ａ
０引言
生物医用材料不仅关系到保护人类的健康，同
时由于其制品在世界市场上价格昂贵，附加值高，
是技术密集型产业．据ＯＣ根ＥＤ统计，２１全到００年
并得到广泛的研究Ｊ异种骨修复材料具有来源．
１２猪骨型Ｈ．Ａ的改性
加粘结强度的作用．
自从１６６８年荷兰人ＪｂｖｎＭｅｋｒｎ报道了ｏａｅｅｅ第一例异种骨移植术后，异种骨开始被人们所重视
为提高多孔材料的强度，ＰＨＡ进行改性，对Ｂ
① 收稿日期：００一Ｏ２１８一Ｉｌ基金项目：００年佳木斯大学校级理工类面上项且（２１２１１００一ｌ９；１）佳木斯大学生物医学材料重点实验室项目基金资助作者简介：晶彦（９７一）女，王１７，黑龙江海伦人，程师，士；要从事生物医学材料研究．＋讯作者．工硕主通
组织工程化骨（ｉｕｎｉｅｒｇｂｎ）２利用ｔｓｅｅｇｎｅｎｏｅＬｓｉＪ组织培养和生物工程技术通过体外方法形成骨的替代品，于修复骨缺损，用为微创修复骨缺损提供了另一途径．但也存在支架材料的机械强度很难与多孔贯通、高孔隙率的结构要求相匹配的问题Ｊ．

硅烷偶联剂改性

改性剂用量对沉降体积的影响改性剂用量与沉降体积的关系曲线，见图1。从图1可看出，沉降体积随着改性剂用量的增加而增加，但是提高幅度不是很大。在实际应用中真正起到改性作用的是少量的改性剂所形成的单分子层，因此过多的增加改性剂的用量是不必要的，不仅会在粒子间搭桥导致絮凝，使稳定性变差，而且还增加不必要的经济付出。实验所选择的硅烷偶联剂的用量在1%~2%。

2.2 改性时间对沉降体积的影响实验结果见图2。从图2可看出，当改性时间为10min时，沉降体积达到极大值，然后随着改性时间的增加，沉降体积缓慢下降。在改性时间为30min 和60min时，均保持在一个相对稳定的水平。但是改性时间为40min时出现异常，沉降体积大幅度下降。硅烷偶联剂对高岭土进行表面改性，理论上以化学键合作用为主，改性效果不会出现较大的变化，出现异常的原因还有待进一步的研究。

2.3 改性温度对沉降体积的影响采用硅烷偶联剂作为改性剂时，为了保证较好的改性效果，需要确定适宜的表面改性温度。改性温度对沉降体积的影响，见图3。从图3可看出，沉降体积随改性温度的增加而增加。当温度升高至90℃时，沉降体积达到最大值14.4ml。继续提高温度，则沉降体积下降。因此，改性剂对高岭土的最佳改性温度为90℃。

沉降性能分析称取2g改性前后的纳米高岭土，置于50ml液体石蜡中，磁力搅拌10min，倒入刻度试管，静置观察沉降性能。纳米高岭土在液体石蜡中的沉降体积随时间的变化关系，见图4。从图4可看出，未经改性的纳米高岭土由于表面具有亲水性，在有机相中倾向于团聚，大粒子沉降较快，小粒子被沉降较快的大粒子所夹带，所以在开始的时间内沉降很快，沉降速度随时间增加逐渐减慢；而高岭土经过改性处理后，表面呈现亲有机性，在有机相中倾向于分散均匀，所以在开始的时间内沉降速度较未改性高岭土慢。

硅烷偶联剂对芳纶的优化改性

（西安＿Ｔ－程大学纺织与材料学院，西安
摘
７１００４８）
要：采用硅烷偶联剂ＫＨ．５５０对芳纶进行表面处理。通过单因素法分析硅烷偶联剂ＫＨ．５５０在不同处理条件（浓度、温
度和时间）下芳纶的断裂强力和界面剪切强度；再通过正交实验法得到硅烷偶联剂ＫＨ．５５０改性芳纶的最佳方案。结果表明，硅烷偶联剂ＫＨ．５５０表面处理芳纶的最优工艺为：浓度２０％，温度５５℃，时间７ｈ；得到芳纶的界面剪切强度增加率远远高于断裂强力损失率，芳纶的断裂强力损失率为７．７９％，界面剪切强度增加率为１４．５９％，有利于纤维与树脂界面的结
ｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｍｕｃｈｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｆｒａｃｔｕｒｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｔｈｅｌｏｓｓｒａｔｅｏｆｂｒｅａｋａｇｅｏｆａｒａｍｉｄｉｓ７．７９％，ａｎｄ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｔｉｍｅ）ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｓｉｎｇｌｅｆａｃｔｏｒｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ

了解碳酸钙表面改性的方法、工艺及常用改性剂

了解碳酸钙表面改性的方法、工艺及常用改

性剂

碳酸钙是目前有机高聚物基材料中用量最大的无机填料，但是，

未经表面处理的碳酸钙与高聚物的相容性较差，简单造成在高聚物基料

中分散不均从而造成复合材料的界面缺陷，降低材料的机械强度。随着

用量的加添，这些缺点更加明显。

因此，为了改进碳酸钙填料的应用性能，必需对其进行表面改性

处理，提高其与高聚物基料的相容性或亲和性。

1、碳酸钙表面改性简述

碳酸钙的表面改性方法重要是化学包覆，辅之以机械化学；使用

的表面改性剂包括硬脂酸（盐），钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂、锆铝

酸盐偶联剂以及无规聚丙烯，聚乙烯蜡等。

碳酸钙连续表面改性工艺

表面改性要借助设备来进行。常用的表面改性设备是SLG型连续

粉体表面改性机、高速加热混合机以及涡流磨和流态化改性机等。

影响碳酸钙表面改性效果的重要因素是：表面改性剂的品种、用

量和用法（即所谓表面改性剂配方）；表面改性温度、停留时间（即表

面改性工艺）；表面改性剂和物料的分散程度等。其中，表面改性剂和

物料的分散程度重要取决于表面改性机。

2、脂肪酸（盐）改性碳酸钙

硬脂酸（盐）是碳酸钙最常用的表面改性剂。其改性工艺可以采

纳干法，也可以采纳湿法。一般湿法工艺要使用硬脂酸盐，如硬脂酸钠。

（1）硬脂酸干法改性碳酸钙

涂酸磨机改性碳酸钙

采纳SLG型粉体表面改性机和涡旋磨等连续式粉体表面设备时，

物料和表面改性剂是连续同步给入的，硬脂酸可以直接以固体粉状添加，用量依粉体的粒度大小或比表面积而定，一般为碳酸钙质量的0.8%—

1.2%；在高速混合机、卧式桨叶混合机及其他可控温混合机中进行表面

聚合物表面改性

聚合物表面改性根据方法可以分为以下几种：化学改性、光化学改性、表面改性剂改性、力化学处理、火焰处理与热处理、偶联剂改性、辐照与等离子体表面改性。

一、化学改性

化学改性是通过化学手段对聚合物表面进行改性处理，其具体方法包括化学氧化法、化学浸蚀法、化学法表面接枝等。

1.1化学氧化法是通过氧化反应改变聚合物表面活性，例如聚乙烯这种材料的表面能很低，用氧化剂处理聚乙烯，使其表面粗糙并氧化生成极性基团，从而使其表面能增高；在室温下将聚乙烯在标准铬酸洗液中浸泡1-1.5h，66-71℃条件下浸泡1-5min，80-85℃处理几秒钟，也可以达到同样效果；通过臭氧氧化处理可有效地改善聚丙烯表面的亲水性，处理前的表面接触角为97°，臭氧氧化处理后，表面接触角将达到67°。

1.2化学浸蚀法是用溶剂清洗可除去聚烯烃表面的弱边界层，例如通过用脱脂棉蘸取有机溶剂，反复擦拭聚合物表面多次等

1.3聚合物表面接枝，是通过在表面生长出一层新的有特殊性能的接枝聚合物层，从而达到显著的表面改性效果。

二、光化学改性

光化学改性主要包括光照射反应、光接枝反应。

2.1光照射反应是利用可见光或紫外光直接照射聚合物表面引起化学反应，如链裂解、交联和氧化等，从而提高了表面张力。如用波长184nm的紫外线在大气中照射聚乙烯能使表面发生交联，粘接的搭接剪切强度提高到15.4Mpa。

2.2光接枝反应就是利用紫外光引发单体在聚合物表面进行的接枝反应，该技术尤其适用于聚合物的表面改性，这是因为紫外线能量低，条件温和，只是在聚合物表面引发接枝聚合反应，很难影响到聚合物本体。例如对于一些含光敏基(如羰基)，特别是侧链含光敏基的聚合物，当紫外线光照射其表面时，会发生反应，产生表面自由基。

粉体表面改性剂大全,配方都在这里了

粉体表面改性剂大全，配方都在这里了粉体的表面改性重要是依靠表面改性剂在粉体颗粒表面的吸附、反应、包覆或包膜来实现的。因此，表面改性剂对于粉体的表面改性或表面处理具有决议性的作用。

目前，市场上常用的表面改性剂重要有偶联剂、表面活性剂、有机低聚物、不饱和有机酸、有机硅、水溶性高分子、超分散剂以及金属氧化物及醇盐。

1、硅烷偶联剂

硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，其通式为RSiX3，式中R代表与聚合物分子有亲和力或反应本领的活性官能团，如氧基、巯基、乙烯基、环氧基、酰胺基、氨丙基等；X代表能够水解的烷氧基，如卤素、烷氧基、酰氧基等。

品种：氨基硅烷（SCA—1113、SCA—1103、SCA—603、SCA—1503、SCA—602、SCA—613等）；环氧基硅烷（KH—560、SCA—403等）；硫基硅烷（KH—590、SCA—903、D—69等）；乙烯基硅烷（SCA—1603、SCA—1613、SCA—1623等）；甲基丙基酰氧基硅烷（SCA—503）；硅烷酯类（SCA—113、SCA—103等）。

适用对象：石英、二氧化硅、玻璃纤维、高岭土、滑石、硅灰石、氢氧化铝、氢氧化镁、云母、叶蜡石、高处与低处棒石、海泡石、电气石等。

选择硅烷偶联剂对无机粉体进行表面改性处理时肯定要考虑聚合物基料的种类，也即肯定要依据表面改性后无机粉体的应用对象和目的来认真选择硅烷偶联剂。

2、钛酸酯偶联剂

钛酸酯偶联剂的通式为（RO）M—Ti—（OX—R—Y）N，式中1M4，M N6；R—短碳链烷烃基；R—长碳链烷烃基；X—C、N、P、S等元素；Y—羟基、氨基、双键等。按其化学结构可分为3种类型：即单烷氧基型、鳌合型和配位型。

偶联剂表面改性Sb2O3的研究

钛酸酯偶联剂，Ｄ一０。Ｄ一０ＮＺ１１ＮＺ２１和ＮＺ３１Ｄ一１，
水性，有机高聚物相容性差，与不仅影响其阻燃效果。而且导致高聚物制品的机械性能和加工性能
南京康普顿曙光有机硅化工有限公司：庚烷。正分析纯，江苏宜兴市第二化学试剂厂：去离子水，自制。
Ｓ，平均粒径８５ｎ广东东莞市达利锑ｂＯ，９ｍ，品冶炼有限公司：硅烷偶联剂，１１Ａ１２和Ａ一５，一７
２结果与讨论
２１不同偶联剂对改性效果的影晌．
收稿日期：０８０～４２０ — ７１
ｔｅｂｓｍｏｉｉｇｅｆｃｎｈｐｉｍｏｄｎｆｔｅｃｕｌｇａｅｔｉ．ｗｔ；ｔｅｍｏｉｉｇｅｆｃｈｅｔｄｆｎｆｔａｄｔｅｏｔｙｅｍｕｌａｉｇｏｈｏｐｉｇｎｓ１０％ｎｈｄｆｎｆｔｙｅｓａｉｚｓｗｅｄｆｎｉｎｔｓｌｎｅａ０ｍｉｎｄｆａｉｎｔｍｐｒｔｒｉｈｒｔａ０１．ｔｂｌｅｈｎｍｏｉｃｔｉｉｇｒｈｎ３ｎａｄｍｏｉｃｔｅｅａｕｅｉｈｇｅｈｎ６＂ｉｉｏｍｅｏｔｉｏｓ２

高分子硅烷偶联剂改性环氧树脂性能研究

　第22卷第2期高分子材料科学与工程Vol.22,No.2　2006年3月POLYMER MAT ERIALS SCIENCE AND EN GINEERING M ar.2006高分子硅烷偶联剂改性环氧树脂性能研究X

姚海松1,2,刘伟区1,侯孟华1,2,申德妍1,2

(1.中国科学院广州化学研究所,广东广州510650; 2.中国科学院研究生院,北京100039)

摘要:采用侧链氨基硅油(AEAPS)和小分子偶联剂KH-560为原料合成了一系列氨基硅油高分子偶联剂(APCA)并用作双酚A型环氧树脂(EP)/4,4′-二氨基二苯基甲烷(DDM)体系的改性剂,系统研究了改性剂含量等对改性环氧固化物的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率、玻璃化转变温度(T g)和断裂面形态等的影响。结果表明,APCA能明显提高固化体系的性能,其中环氧树脂经10份APCA-60改性后,与未改性环氧相比,抗冲强度提高了近一倍,断裂伸长率增加了94.55%,拉伸强度也提高了59.55%,而T g 也提高了5℃,达到了明显的增强增韧和提高耐热性等效果。

关键词:高分子偶联剂;氨基硅油;环氧树脂;改性

中图分类号:T Q323.5 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2006)02-0133-04

硅烷偶联剂分子中存在亲有机和亲无机的功能基团,使其具有独特连接有机与无机材料两相界面的功能,故对改性聚合物及其无机物体系具有明显的技术提高效果。目前国内外已有不少关于硅烷偶联剂改性环氧树脂方面的报道,但主要是集中在改性固沙体和聚合物本体这两方面[1～5],所用的硅烷偶联剂一般为普通的小分子偶联剂,虽然它们能明显提高材料的整体强度,但往往是以牺牲固化网络的交联度为代价,并伴随耐热性(T g)下降,不能使强度、韧性和耐热性同时提高。为此,本文采用自行合成的侧链氨基硅油高分子偶联剂(APCA)改性双酚A型环氧树脂(EP)本体,研究改性剂含量对改性环氧固化物的性能影响,以期在弄清高分子偶联剂作用机理的同时,得到一种高强度、高韧性及耐热性优良的环氧树脂材料。

表面改性剂

1、偶联剂 (2)

2、表面活性剂 (6)

3、有机硅 (7)

4、不饱和有机酸及有机低聚物 (8)

5超分散剂 (9)

6水溶性高分子 (9)

7无机表面改性剂 (9)

1、偶联剂

偶联剂是具有两性结构的化学物质，按其化学结构和成分可分为硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类、锆铝酸盐及有机络合物等几种。其分子中的一部分基团可与粉体表面的各种官能团反应，形成强有力的化学键合，另一部分基团可与有机高聚物基料发生化学反应或物理缠绕，从而将两种性质差异很大的材料牢固的结合起来，使无机粉体和有机高聚物分子之间建立起具有特殊功能的“分子桥”。

1.1 钛酸酯偶联剂

结构式

其中：1≤m≤4，m+n≤6；R1为短碳链烷烃基；R2为长碳链烷烃基；X为C、N、P、S等元素；Y为羟基、氨基、双键等基团。

功能区1--(R1O)m为与无机填料，颜料起偶联作用的基团，根据此基团的不同，钛酸酯偶联剂分为三种类型：单烷氧基型、螯合型、配位型。其中单烷氧基型适用于干燥的仅含键合水的低含水量的无机颜料或填料；螯合型适用于高含水量的无机颜料或填料。

钛酸酯偶联剂的用量是要使钛酸酯偶联剂分子中的全部异丙氧基与无机粉体表面所提供的羟基或质子发生反应，过量是没有必要的。钛酸酯偶联剂的用量大致为填料或颜料用量的0.1-3%。被处理的填料或颜料的粒度越细，比表面积越大，钛酸酯偶联剂的用量就越大。

1、单烷氧基型钛酸酯的使用方法

单烷氧基型钛酸酯偶联剂，除含有三乙醇胺基（即属单烷氧基型，又属螯合型）、焦磷酸酯基两类外，大多数耐水性差，只能在溶剂中溶解和包覆粉体物料。