第九章 偶联剂
第九章偶联剂.
（2）不饱和烷基 乙烯基三氯硅烷是通过三氯硅烷对乙炔的单分 子加成而制备的。这一反应中要采用过量的乙炔， 尽量减少双分子加成反应的发生。高温条件下， 三氯硅烷也会与烯丙基氯或乙烯基氯反应，生成 不饱和硅烷。
不饱和硅烷主要用作偶联剂，但也可以用作 制造化工产品的中间体。 乙烯基官能团硅烷作为工业用不饱和聚酯的 偶联剂，通常被甲基丙烯酸酯官能团硅烷所取代， 但它仍广泛地应用于含填料的聚乙烯中，它能改 善电缆包覆层的电绝缘性能。 由乙烯苄基氯制得的阳离子型苯乙烯官能团 硅烷，其独特之处是它对几乎所有的热固性树脂 和热塑性树脂都是有效的偶联剂。
偶联剂是指能改善填料与高分子材料之间 界面特性的一类物质。其分子结构中存在两种 官能团：一种可与高分子基体发生化学反应或 至少有好的相容性；另一种可与无机填料形成 化学键。 偶联剂可以改善高分子材料与填料之间的 界面性能，提高界面的粘合性，改善填充或增 强后的高分子材料的性能。
工业上使用偶联剂按照化学结构分类可分为： 硅烷类，钛酸酯类，铝酸酯类，有机铬络合 物，硼化物，磷酸酯，锆酸酯，锡酸酯等。 它们广泛地应用在塑料橡胶等高分子材料领 域之中。
第九章 偶联剂
9.1 概述 9.2 偶联剂的合成 9.3 偶联剂的应用
9.1 概述
偶联剂主要用于复合材料中，即以聚合物为 基材、无机矿物为填充材，通过熔融混炼加工成 型得到的改性材料。 复合化的目的： 1、提高材料的性能或使材料功能化，例如增 强材料的强度，改善制品的机械、电绝缘及抗老 化等综合性能。 2、填充大量廉价无机填料的改性方法，可以 降低产品成本，提高产量。
氯硅烷与乙酸酐一起共热并除去挥发性的乙酰 氯，可避免生成盐的沉淀。
2．硅原子上有机官能团的引入 （1）卤代烷基 把三氯硅烷加到烯丙基溴中便可以制备3-溴丙 基硅烷。
交联剂和偶联剂
慎用。
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（4）金属氧化物
常用的有ZnO、MgO、PbO，用在含卤素原子的橡胶 中，如氯丁橡胶、溴化丁基橡胶。
（5）胺类（NH2-R） 主要用在热固性塑料（酚醛塑料、氨基塑料）和
部分酸酯类橡胶。
（6）双官能团化合物
如烯类（苯乙烯）：可作为不饱和树脂的交联剂。
（7）合成树脂
如酚醛树脂，可作为丁基橡胶、乙丙橡胶的交联体系不同，交联机理不同。
硫磺交联
橡胶交联
非硫磺交联
含硫化合物交联 过氧化物交联 金属氧化物交联
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1、硫磺交联机理
适用于不饱和橡胶、三元乙丙橡胶及不饱和度大于2%的 丁基橡胶。
S+M+ZnO、HSt体系：交联不饱和橡胶RH S:以8硫环形式存在 M:促进剂
B 交联剂
C 交联剂官能团反应 B
D A和
含氯不同的氯化石蜡不可能作哪种助剂（ ）
A 阻燃剂 滑剂
B 增塑剂 C 抗静电剂
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D润
下列热稳定剂使用过程中可能产生氯化锌导致 锌烧的是（ ）
A 铅稳定剂 B 金属皂类 C 有机锡 D 有机辅助稳定剂
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固 线性 化
体型结构
大 合 成
塑 料
热塑性
材
塑料
有些作适当交联
料
纤 不交联 维
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流变特性 力学性能 耐溶剂性 但不能深度交
联
9.2 常用交联剂
交联剂是使聚合物交联起来的配合剂。
（1）硫磺
最古老的硫化剂，橡胶工业用的最多。
简述偶联剂的化学结构及作用
简述偶联剂的化学结构及作用全文共四篇示例，供您参考第一篇示例：偶联剂是一类广泛应用于化工领域的化学品，具有重要的作用。
它们常用于涂料、油墨、塑料等行业，能够有效地改善产品的质地和性能。
在这篇文章中，我们将简要介绍偶联剂的化学结构及作用。
偶联剂，又称作亲合剂或粘合剂，是一种能够在有机与无机材料之间建立化学键的化合物。
它们通常含有两个或多个活性基团，使其能够同时与有机物和无机物发生化学反应。
偶联剂的化学结构主要分为两大类：有机偶联剂和无机偶联剂。
有机偶联剂的典型结构包括硅烷基、氨基、羟基、酰胺基等。
这些基团能够与有机物和无机物表面的官能团发生化学反应，形成有机-无机键合，从而增强材料的附着力和耐久性。
无机偶联剂则通常是金属盐类，如铬酸盐、锡酸盐等，它们通过与无机表面形成化学键来实现偶联效果。
偶联剂在化工领域中发挥着重要作用。
它们能够改善涂料、油墨、塑料等材料的附着力和耐久性，提高产品的质量和性能；偶联剂还可以使得颜料和填料更好地分散和稳定，提高产品的色彩和光泽度；偶联剂还能够调节产品的流变性能，改善生产工艺和产品加工性能，在制备过程中起到重要辅助作用。
需要指出的是，偶联剂的使用需要严格控制其剂量和反应条件，以免对产品的质量产生负面影响。
在一些特定应用场合，偶联剂的残留物可能会对人体健康和环境造成潜在风险，因此在生产和使用过程中必须遵循相关的安全规范和法规。
偶联剂作为一种重要的化工助剂，在涂料、油墨、塑料等领域具有广泛的应用前景。
通过合理选择和使用偶联剂，可以有效地改善产品的性能和质量，满足市场需求，促进相关行业的发展和进步。
希望今后在偶联剂的研究和应用中，能够不断提高技术水平，推动偶联剂领域的创新与发展。
第二篇示例：偶联剂是一类广泛应用于化工领域的化学品，其化学结构和作用对于各种行业都具有重要意义。
本文将简要介绍偶联剂的化学结构及其作用。
偶联剂是一类分子中带有两个或更多活性基位点的化合物，其主要作用是在不同分子或不同部分之间形成化学键以达到连接或交联的目的。
偶联剂的作用和发展
偶联剂的作用和发展偶联剂是一种化学物质，其主要作用是在工业生产中用于改善一些物质的性质和性能。
偶联剂可以通过在分子中引入偶联基团，来提高物质的溶解性、降低粘度、增强分散性以及改善表面张力等特性。
偶联剂广泛应用于涂料、油墨、染料、胶粘剂、塑料、纤维等许多工业领域。
1.提高溶解性：偶联剂可以使一些原本不溶于水或有机溶剂的物质溶解于溶液中，进而提高其在工业生产中的可用性。
2.降低粘度：偶联剂能够使物质的粘度降低，从而提高其流动性，使其更易于处理和加工。
3.增强分散性：偶联剂可以帮助将悬浮在溶液中的固体颗粒分散均匀，防止其沉积和析出，从而提高悬浮液的稳定性。
4.改善表面张力：偶联剂能够在液体表面形成薄膜，降低表面张力，使液滴更易扩展和融合，提高物质的润湿性。
5.促进反应：偶联剂可以作为催化剂或反应物，参与化学反应，促进反应速率和产物得率。
随着工业技术的发展，偶联剂的研究和应用不断推进。
传统的偶联剂主要基于有机化合物，如硅酸盐类、醛类和酸类等。
然而，随着对环境友好性的要求不断提高，新型的环境友好型偶联剂正在得到越来越多的关注和研究。
目前，绿色环保型偶联剂的研究和开发已经取得一定的进展。
例如，一些金属有机框架材料具有出色的偶联剂性能，可以用于改进一些材料的性能。
还有一些基于生物质的偶联剂也被提出，如淀粉、纤维素等可再生资源。
此外，还有一些具有新颖结构和性能的无机偶联剂被开发出来，在应用中展现出巨大的潜力。
以纳米颗粒为基础的无机偶联剂具有高度的稳定性和催化活性，可以用于纳米材料的合成和表面修饰。
随着新材料、新工艺和新技术的推进，偶联剂的研究和应用将会更加多样化和创新化。
未来，随着对可持续发展和环境友好性要求的不断提高，偶联剂将朝着更高效、低污染和可再生的方向发展。
总之，偶联剂作为一种重要的化学物质，在许多工业领域中发挥着关键作用。
其作用可以提高物质的溶解性、降低粘度、增强分散性、改善表面张力，同时还能促进反应。
偶联剂及偶联剂在填料中的应用讲解
硅烷的偶联剂所形成的单 分子层。
若无机填料比表面积不明时，可确定为填料量的1%左右； 针对密度较小的填料时，用溶剂稀释使用效果更好。 热处理、干燥条件也是影响矿物表面改性效果的重要因素 。加热干燥过程实际上是矿物表面上部分氢键脱水形成共价 键的过程。如果干燥脱水不充分，残留的氢键。容易从外界 吸收水分，从而影响改性效果，进而影响复合材料的性能。
偶联剂
一、 概述
1、定义： 偶联剂是一类具有两性结构的物质，它们分子中的一部 分基团可与无机表面的化学基团反应，形成化学键合； 另一部分基团则有亲有机物的性质，可与有机分子发生 化学反应或产生较强的分子间作用，从而将两种性质截然 不同的材料牢固地结合起来，改善无机填料在聚合物基体 中的分散状态，提高填充聚合物材料的力学性能和使用性 能。
2、作用机理
（1）X基水解为羟基； （2）羟基与无机物表面存在的羟基生成氢键或脱水成醚键； （3）R基与有机物相结合。
H2O
缩合
3、水解条件
三烷氧基硅烷与水的作用是偶联作用的基础，大部分硅烷经水解 后为水溶性的，因此常用水作稀释剂配成溶液使用。
溶液的pH值对其稳定有很大影响。一般来讲，酸性和碱性都能促进水 解。 常用的酸有盐酸、醋酸、月桂酸等。但在调节酸碱性促进水解的同时， 也促进了硅醇之间的相互缩合，形成没有活性的聚合物。分子量大的缩 合物不溶于水，易从溶液中析出。对于水解产物易缩合的硅烷应在使用 前配置其水溶液。
6、常见硅烷偶联剂
KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷
)
溶解性：可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂；可溶于 水。在水中水解，呈碱性。 主要应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、聚酰胺、碳酸酯等热塑性 和热固体树脂，能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度 、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善填料在聚合物中 的润湿性和分散性。
(完整版)偶联剂
缩合
硅烷偶联剂 ➢ 水解条件 ➢ 三烷氧基硅烷与水的作用是偶联作用的基础，大部分硅
烷经水解后为水溶性的，因此常用水作稀释剂配成溶液 使用。 ➢ 溶液的pH值对其稳定有很大影响。一般来讲，酸性和碱 性都能促进水解。
硅烷偶联剂-水解条件
➢ 常用的酸有盐酸、醋酸、月桂酸等。但在调节酸碱性促进水 解的同时，也促进了硅醇之间的相互缩合，形成没有活性的 聚合物。分子量大的缩合物不溶于水，易从溶液中析出。对 于水解产物易缩合的硅烷应在使用前配置其水溶液。
常见偶联剂-KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷 ) ➢ 溶解性：可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作
释剂；可溶于水。在水中水解，呈碱性。 ➢ 主要应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、聚酰胺、碳
酸酯等热塑性和热固体树脂，能大幅度提高增强塑料的 干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能 和湿态电气性能，并改善填料在聚合物中的润湿性和分 散性。
偶联剂-分类 ➢ 偶联剂按其化学结构可分为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、
锆酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂( 铝-锆酸 酯、铝钛复合偶联剂)、稀土偶联剂、含磷偶联剂、含 硼偶联剂等。在橡胶工业中最常用的是硅烷、钛酸酯和 铝酸酯偶联剂。
➢ 其中，硅烷偶联剂是人们研究最早、应用最早的偶联剂。
➢ 钛酸酯偶联剂最早出现于20世纪70年代，它对许多干燥 粉体有良好的偶联效果。
钛酸酯偶联剂
➢ R’是钛酸酯偶联剂分子中的长链部分，主要是保证与聚合 物分子的缠结作用和混溶性，提高材料的冲击强度，降低 填料的表面能，使体系的黏度显著降低，并具有良好的润 滑性和流变性能。
➢ Y是钛酸酯偶联剂进行交联的官能团，有不饱和双键基团、 氨基、羟基等。
钛酸酯偶联剂-单烷氧基钛酸酯 ➢ 单烷氧基可与填料表面上的羟基氢原子反应，形成化学
偶联剂的种类、特点及应用
偶联剂是一种重要地、应用领域日渐广泛地处理剂,主要用作高分子复合材料地助剂.偶联剂分子结构地最大特点是分子中含有化学性质不同地两个基团,一个是亲无机物地基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲有机物地基团,能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中.因此偶联剂被称作“分子桥”,用以改善无机物与有机物之间地界面作用,从而大大提高复合材料地性能,如物理性能、电性能、热性能、光性能等.偶联剂用于橡胶工业中,可提高轮胎、胶板、胶管、胶鞋等产品地耐磨性和耐老化性能,并且能减小用量,从而降低成本.偶联剂地种类繁多,主要有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铬络合物及其它高级脂肪酸、醇、酯地偶联剂等,目前应用范围最广地是硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂.硅烷偶联剂硅烷偶联剂是人们研究最早、应用最早地偶联剂.由于其独特地性能及新产品地不断问世,使其应用领域逐渐扩大,已成为有机硅工业地重要分支.它是近年来发展较快地一类有机硅产品,其品种繁多,结构新颖,仅已知结构地产品就有百余种.年前后由美国联碳()和道康宁( )等公司开发和公布了一系列具有典型结构地硅烷偶联剂年又由公司首次提出了含氨基地硅烷偶联剂;从年开始陆续出现了一系列改性氨基硅烷偶联剂世纪年代初期出现地含过氧基硅烷偶联剂和年代末期出现地具有重氮和叠氮结构地硅烷偶联剂,又大大丰富了硅烷偶联剂地品种.近几十年来,随着玻璃纤维增强塑料地发展,促进了各种偶联剂地研究与开发.改性氨基硅烷偶联剂、过氧基硅烷偶联剂和叠氮基硅烷偶联剂地合成与应用就是这一时期地主要成果.我国于世纪年代中期开始研制硅烷偶联剂.首先由中国科学院化学研究所开始研制Γ官能团硅烷偶联剂,南京大学也同时开始研制Α官能团硅烷偶联剂.结构和作用机理硅烷偶联剂地通式为(),式中为非水解地、可与高分子聚合物结合地有机官能团.根据高分子聚合物地不同性质应与聚合物分子有较强地亲和力或反应能力,如甲基、乙烯基、氨基、环氧基、巯基、丙烯酰氧丙基等.为可水解基团,遇水溶液、空气中地水分或无机物表面吸附地水分均可引起分解,与无机物表面有较好地反应性.典型地基团有烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等;最常用地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地副产物氯化氢,因此要酌情使用.近年来,相对分子质量较大和具有特种官能团地硅烷偶联剂发展很快,如辛烯基、十二烷基,还有含过氧基、脲基、羰烷氧基和阳离子烃基硅烷偶联剂等.等利用硅烷偶联剂对碳纤维表面进行处理,偶联剂中地甲基硅烷氧端基水解生成地硅羟基与碳纤维表面地羟基官能团进行键合,结果复合材料地拉伸强度和模量提高,空气孔隙率下降.早在年美国大学地等在一份报告中指出,在对烷基氯硅烷偶联剂处理玻璃纤维表面地研究中发现,用含有能与树脂反应地硅烷基团处理玻璃纤维制成聚酯玻璃钢,其强度可提高倍以上.他们认为,用烷基氯硅烷水解产物处理玻璃纤维表面,能与树脂产生化学键.这是人们第一次从分子地角度解释表面处理剂在界面中地状态.硅烷偶联剂由于在分子中具有这两类化学基团,因此既能与无机物中地羟基反应,又能与有机物中地长分子链相互作用起到偶联地功效,其作用机理大致分以下步:()基水解为羟基;()羟基与无机物表面存在地羟基生成氢键或脱水成醚键;()基与有机物相结合.应用在使用硅烷偶联剂时,为获得较佳地效果,需对每一个特定地应用场合进行试验预选.硅烷偶联剂一般要用水和乙醇配成很稀地溶液(质量分数为～)使用,也可单独用水溶解,但要先配成质量分数为地醋酸水溶液,以改善溶解性和促进水解;还可配成非水溶液使用,如配成甲醇、乙醇、丙醇或苯地溶液;也能够直接使用.硅烷偶联剂地用量与其种类和填料表面积有关,即硅烷偶联剂用量()[填料用量()×填料表面积()]硅烷最小包覆面积().如果填料表面积不明确,则硅烷偶联剂地加入量可确定为填料量地左右.颗粒状或粉状填料可用偶联剂溶液浸渍,然后用离心分离机或压滤机将溶液滤去,再将填料加热、干燥、粉碎.如果用来制造补强复合材料或玻璃钢,可用连续法先将玻璃纤维或玻璃布浸渍偶联剂溶液,然后干燥、浸树脂、干燥,再加热层压而成玻璃钢板.以上做法称为表面预处理法,都是先将无机材料或被粘物地表面用偶联剂溶液预处理,然后再与有机树脂接触、压合、粘合、成型,其中阳离子型硅烷偶联剂在兼具降低粘度和起偶联作用方面最有效.硅烷偶联剂地应用十分广泛,主要有以下几方面:用作表面处理剂,以改善室温固化硅橡胶与金属地粘合性能;用于无机填料填充塑料时,可以改善其分散性和粘合性;用作增粘剂,在水电站工程中提高水泥与环氧树脂地粘合性;用作密封剂,具有耐水、耐高温、耐气候等性能,用于氟橡胶与金属地粘合密封;用作单组分硅橡胶地交联剂;用作难粘材料聚烯烃(如)和特种橡胶(如硅橡胶、、、氟橡胶)地粘合促进剂.钛酸酯偶联剂钛酸酯偶联剂最早出现于世纪年代.年月美国石油化学公司报道了一类新型地偶联剂,它对许多干燥粉体有良好地偶联效果.此后加有钛酸酯偶联剂地无机物填充聚烯烃复合材料相继问世.目前钛酸酯偶联剂已成为复合材料不可缺少地原料之一.结构和作用机理()结构钛酸酯偶联剂按其化学结构可分为类:单烷氧基脂肪酸型、磷酸酯型、螯合型和配位体型.钛酸酯偶联剂地分子式为————′—),具有如下功能:①通过基与无机填料表面地羟基反应,形成偶联剂地单分子层,从而起化学偶联作用.填料界面上地水和自由质子()是与偶联剂起作用地反应点.②——能发生各种类型地酯基转化反应,由此可使钛酸酯偶联剂与聚合物及填料产生交联,同时还可与环氧树脂中地羟基发生酯化反应.③是与钛氧键连接地原子团,或称粘合基团,决定着钛酸酯偶联剂地特性.这些基团有烷氧基、羧基、硫酰氧基、磷氧基、亚磷酰氧基、焦磷酰氧基等.④′是钛酸酯偶联剂分子中地长链部分,主要是保证与聚合物分子地缠结作用和混溶性,提高材料地冲击强度,降低填料地表面能,使体系地粘度显著降低,并具有良好地润滑性和流变性能.⑤是钛酸酯偶联剂进行交联地官能团,有不饱和双键基团、氨基、羟基等.⑥反映了钛酸酯偶联剂分子含有地官能团数.()作用机理:年等提出钛酸酯偶联剂能在填料表面形成单分子膜.等提出偶联剂在填充体系中具有增塑作用和界面粘合作用.钛酸酯偶联剂能在无机物界面与自由质子()反应,形成有机单分子层.由于界面不形成多分子层及钛酸酯偶联剂地特殊化学结构,生成地较低表面能使粘度大大降低.用钛酸酯偶联剂处理过地无机物是亲水和亲有机物地.将钛酸酯偶联剂加入聚合物中可提高材料地冲击强度,填料添加量可达以上,且不会发生相分离.以上是单分子层理论,还有化学键理论、浸润效应和表面能理论、可变形层理论、约束层理论、酸碱反应理论等.钛酸酯偶联剂地作用机理较为复杂,到目前为止人们已进行了相当多地研究,提出了多种理论,但至今尚无完整统一地认识.应用钛酸酯偶联剂地预处理法有两种:①溶剂浆液处理法,即将钛酸酯偶联剂溶于大量溶剂中,与无机填料接触,然后蒸去溶剂;②水相浆料处理法,即采用均化器或乳化剂将钛酸酯偶联剂强制乳化于水中,或者先将钛酸酯偶联剂与胺反应,使之生成水溶性盐后,再溶解于水中处理填料.钛酸酯偶联剂可先与无机粉末或聚合物混合,也可同时与二者混合,但一般多采用与无机物混合法.在使用钛酸酯偶联剂时要注意以下几点:()用于胶乳体系中,首先将钛酸酯偶联剂加入水相中,有些钛酸酯偶联剂不溶于水,需通过采用季碱反应、乳化反应、机械分散等方法使其溶于水.()钛酸酯用量地计算公式为:钛酸酯用量[填料用量()×填料表面积()]钛酸酯地最小包覆面积().其用量通常为填料用量地,或为固体树脂用量地,最终由效能来决定其最佳用量.钛酸酯偶联剂用量一般为无机填料地～.()大多数钛酸酯偶联剂特别是非配位型钛酸酯偶联剂,能与酯类增塑剂和聚酰树脂进行不同程度地酯交换反应,因此增塑剂需待偶联后方可加入.()螯合型钛酸酯偶联剂对潮湿地填料或聚合物地水溶液体系地改性效果最好.()钛酸酯偶联剂有时可以与硅烷偶联剂并用以产生协同效果.但是,这两种偶联剂会在填料界面处对自由质子产生竞争作用.()单烷氧基钛酸酯偶联剂用于经干燥和煅烧处理过地无机填料时改性效果最好.碳酸钙在橡胶、塑料工业中是一种很重要地填料.通过钛酸酯偶联剂对其改性,可大大增强碳酸钙地用量,提高其对橡胶地补强作用.钛酸酯偶联剂还大量用于其它无机填料地表面改性中,特别是在磁性复合材料和磁性记录材料方面地应用,具有高填充性、耐热性,可提高磁性粒子与树脂地粘合性、弹性及磁性地稳定性;用于导电性复合材料或涂料中,通过利用铜粉作导电基质,可提高材料地分散性、耐湿性、致密性和导电性;加入、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物()、、、、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺等树脂中,可降低燃烧时地发烟性能;用于绝缘电缆包皮,可改善其耐潮湿性及耐磨性.铝酸酯偶联剂铝酸酯偶联剂是由福建师范大学研制地一种新型偶联剂,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地物理性能,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地一半,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.通过采用各种偶联剂对碳酸钙进行改性得出以下结论:经铝酸酯偶联剂改性地活性碳酸钙具有吸湿性低、吸油量少、平均粒径较小、在有机介质中易分散、活性高等特点;铝酸酯偶联剂地热稳定性优于钛酸酯偶联剂,基本上不影响原碳酸钙地白度;经铝酸酯偶联剂改性地活性碳酸钙广泛适用于填充和等塑料,不仅能保证制品地加工性能和物理性能,还可增大碳酸钙地填充量,降低制品成本.双金属偶联剂双金属偶联剂地特点是在两个无机骨架上引入有机官能团,因此它具有其它偶联剂所没有地性能:加工温度低,室温和常温下即可与填料相互作用;偶联反应速度快;分散性好,可使改性后地无机填料与聚合物易于混合,能增大无机填料在聚合物中地填充量;价格低廉,约为硅烷偶联剂地一半.铝锆酸酯偶联剂是美国化学公司在世纪年代中期研究开发地新型偶联剂,能显著降低填充体系地粘度,改善流动性,尤其可使碳酸钙乙醇浆料体系地粘度大大降低,而且易于合成,无三废排放,用途广泛,使用方法简单而有效,既兼备钛酸酯偶联剂地优点,又能像硅烷偶联剂一样使用,而价格仅为硅烷偶联剂地一半.根据用途及处理对象不同,可按桥联配位基选取不同地铝锆酸酯偶联剂.将铝锆偶联剂应用于电缆胶料中,极大地改善了胶料地加工性能,降低了成本.木质素偶联剂木质素是一种含有羟基、羧基、甲氧基等活性基团地大分子有机物,是工业造纸废水中地主要成分.对木质素地开发和应用,既可减少工业污染,又能增加其使用价值.木质素是在第二次世界大战中开始被人们所注意,战后被开发出来地.在橡胶工业中地应用主要以补强作用为主,以提高胶料地拉伸强度、撕裂强度及耐磨性;可在橡胶中大量填充,以节约生胶用量,并能在相同体积下得到质量更轻地橡胶制品.木质素偶联剂地价格比硅烷偶联剂便宜,并且是变废为宝,今后将会有良好地应用前景.锡偶联剂在工业生产溶聚丁苯橡胶()时常采用四氯化锡偶联活性,所得称为锡偶联.其特点是碳锡键在混炼过程中易受剪切和热地作用而发生断裂,导致相对分子质量下降,从而改善了胶料地加工性能;链末端锡原子活性高,可增强炭黑与胶料之间地相互作用,提高胶料地强度和耐磨性能,有利于降低滚动阻力和减小滞后损失.由于锡偶联剂地独特性能,使其越来越受到人们地关注.结束语除上述介绍地偶联剂外,还有锆偶联剂、磷酸酯偶联剂、稀土偶联剂等.随着复合材料地不断发展,对无机物地改性要求越来越多,偶联剂由于独特地表面改性效果而受到人们地广泛重视,今后地研究重点将放在适用范围广、一剂多能、改性效果更好、成本更低廉地新型偶联剂和相应地偶联技术上.。
第九章-偶联剂精选全文完整版
O
O
H
H
O O O O
O O O
硅烷类
X X Si R
X
X是易水解基团，目前常用烷氧基， 如甲氧基、乙氧基等
R是带有反应活性的有机疏水基团，它 能与树脂反应形成牢固的化学结合
➢明显降低体系粘度 ➢增加挠曲强度和抗弯强度 ➢改善复合材料耐热性
KH-550
（美国联碳公司A-1100、日本信越KBM-903）
2. 在橡胶工业中，常用于处理白炭黑，炭黑，玻璃纤维、 云母等无机填料，能有效提高橡胶的力学性能和耐磨性能；
硅烷偶联剂A-151
乙烯基三乙氧基硅烷 CH2=CHSi(OC2H5)3
H2C HC Si
OC2H5 OC2H5
无色透明液体
OC2H5
可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂；可 溶于水。在水中水解，呈碱性。
2、无机填料表面处理,主要是陶土、滑石粉、硅灰石、白炭黑、 石英、铝粉、铁粉、氢氧化铝、二氧化硅、云母、玻璃微珠。
KH-570
化学名称 γ-（甲基丙烯酰氧） 丙基三甲氧基硅烷
H3C C C CH2 O
O C3H6 Si
OCH3 OCH3
OCH3
CH2=C(CH3)COOCH2CH2CH2Si(OCH3)3
➢在选用偶联剂时还应考虑聚合物的熔点，结晶度、分 子量、极性、芳香性、共聚结构等。
➢填充剂的形状、比表面、湿含量、酸碱性、化学组成 等都可影响偶联效果。
钛酸酯偶联剂选用
➢偶联剂的用量，一般为处理物重量的0.53%，推荐使用量为0.8-1.5%。
➢钛酸酯偶联剂用量少，为使其发挥应有的效 果，必须使它在填料中均匀地分散，否则，达 不到偶联效果。
C2H5 Si O OH
有机硅偶联剂概述及其作用机理总结
有机硅偶联剂概述及其作用机理总结一、偶联剂概述偶联剂是一种具有特殊结构的有机硅化合物。
在它的分子中，同时具有能与无机材料(如玻璃、水泥、金属等)结合的反应性基团和与有机材料(如合成树脂等)结合的反应性基团。
常用的理论有化学键理论、表面浸润理论、变形层理论、拘束层理论等。
偶联剂作表面改性剂，用于无机填料填充塑料时，可以改善其分散性和黏合性。
二、偶联剂种类偶联剂主要有有机铬偶联剂、有机硅偶联剂和钛酸偶联剂。
胶黏剂中常选用有机硅偶联剂，其通式为RSiX3，其中R为有机基团，如-C6H5、-CH=CH2等，能与树脂结合；X为可以水解的基团，如-OCH3、-OC2H5、-Cl等。
三、偶联剂作用过程B•Arkles根据偶联剂的偶联过程提出了4步反应模型，即：①与硅原子相连的SiX基水解，生成SiOH；②Si-OH之间脱水缩合，生成含Si-OH的低聚硅氧烷；③低聚硅氧烷中的SiOH与基材表面的OH形成氢键；④加热固化过程中，伴随脱水反应而与基材形成共价键连接。
一般认为，界面上硅烷偶联剂水解生成的3个硅羟基中只有1个与基材表面键合；剩下的2个Si-OH，或与其他硅烷中的Si-OH缩合，或呈游离状态。
因此，通过硅烷偶联剂可使2种性能差异很大的材料界面偶联起来，从而提高复合材料的性能和增加黏结强度，并获得性能优异、可靠的新型复合材料。
硅烷偶联剂广泛用于橡胶、塑料、胶黏剂、密封剂、涂料、玻璃、陶瓷、金属防腐等领域。
现在，硅烷偶联剂已成为材料工业中必不可少的助剂之一。
硅烷偶联剂的作用和效果以被人们认识和肯定，但界面上极少量的偶联剂为什么会对复合材料的性能产生如此显著的影响，现在还没有一套完整的偶联机理来解释。
偶联剂在两种不同性质材料之间界面上的作用机理已有不少研究，并提出了化学键合和物理吸着等解释。
其中化学键合理论是最古老却又是迄今为止被认为是比较成功的一种理论。
四、偶联剂作用理论1.化学结合理论该理论认为偶联剂含有一种化学官能团，能与玻璃纤维表面的硅醇基团或其他无机填料表面的分子作用形成共价键；此外，偶联剂还含有一种别的不同的官能团与聚合分子键合，以获得良好的界面结合，偶联剂就起着在无机相与有机相之间相互连接的桥梁似的作用。
偶联剂说明
偶联剂的品种与性能为了提高塑料的某些性能并降低成本，有效的办法是填充改性。
但在树脂中添加无机填料后溶融指数会大大降低，以致无法注射成型而且表观性能也不佳，所以如何能在聚合物中添加多量的填料而塑料制品又有良好的表观质量，这一问题是很受人们重视的。
使用偶联剂能解决上述问题。
偶联剂也称表面处理剂，实际上是一种增加无机填料与有机聚合物之间亲和力的有机物质。
大多数无机填料属亲水性，与聚合物难以相容，如果不经过偶联处理它们会造成相间分离。
但是经过各种偶联处理后能使填料表面的亲水性变成亲有机物性，偶联剂在填料和聚合物之间通过物理的和化学的作用使它们紧密相连从而达到良好的机械强度。
另一方面无机填料不论经过硅烷、钛酸酯还是其它偶联剂处理后，其聚集的颗粒直径大多有明显减小，例如沉淀碳酸钙用高级脂肪酸处理后聚集粒径即能减小五分之四，故可提高填料在聚合物中的分散性，使填料聚合物体系的流动性得以改善，这些因素都有利于改进制品的机械性能、表观质量和加工性能。
偶联剂大致可分为硅烷系、太酸酯系、铬络合物系(如杜邦公司的商品V olan，甲基丙烯酸氯化铬)及其它高级脂肪酸、醇、酯等几类。
但主要是前面种。
硅烷偶联剂历史较久，至今仍是玻璃纤维等含硅无机材料的主要表面处理剂。
钛酸酯偶联剂是七十年代新产品，主要用来处理含钙、钡等非硅无机填料。
选用偶联剂的基本原则是，酸性填料应使用含碱性官能团的偶联剂，而碱件填料应该用含酸性官能团的偶联剂(一)硅烷偶联剂1．γ—氨丙基三甲氧基硅烷(A—143)比重1.08，沸点196℃，闪点88℃，25℃时的折射率为1.42，最小包覆面积394米2/克，适用于聚酰胺。
2．乙烯基三氯硅烷(A—150）比重1．26，沸点90．6，闪点15℃，25℃时的折射率为1．42，最小包覆面积485的米2／克，适用于聚乙烯、聚苯乙烯等。
3．乙烯基三乙氧基硅烷(A—151)比重1.26，沸点90.6，闪点15℃，25℃时的折射率为1．42，最小包覆面积411米2/克，适用于聚乙烯、聚丙烯及热固性树脂。
偶联剂
硅烷偶联剂
化学结构式： RnSiX4-n
R为非水解的、可与高分子聚合物结合的有机官能
团。可为：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水解，与无机物表面
填充体系。
其他类型偶联剂-有机铬类偶联剂 由不饱和有机酸与三价铬原子形成配价型金属络合物。 在玻璃纤维增强塑料中，具有较好的使用效果。
有机铬偶联剂成本低，但品种单调，适用范围和偶联效
果不及硅烷偶联剂和钛酸酯类偶联剂，更主要的原因是
铬离子毒性及由此带来的环境污染问题，导致目前的用
量在逐渐减少。
KH560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 )
CH2-CHCH2OC3H6Si(OCH3)3
溶解性：溶于水，同时发生水解反应，水解反应放出甲醇。 溶于醇、丙酮和在5%以下的正常使用水平溶于大多数脂肪族
O
酯。
KH-560是一种含环氧基的偶联剂，用于多硫化物和聚氨酯的
嵌缝胶和密封胶，用于环氧树脂的胶粘剂、填充型或增强型
偶联剂的选用原则
偶联剂加入量。硅烷偶联剂的用量可为填料的1%左右； 钛酸酸类用量一般为填料的0.25~2%。 一些表面活性剂会影响钛酸酯偶联剂用的发挥，如HSt 等，因此它们必须在填料、偶联剂、树脂充分混合后加 入。
大多数钛酸酯类偶联剂易与酯类增塑剂发生酯交换反应， 因此，此类偶联剂需待偶联剂加入后方可加入。
常见偶联剂-KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷 ) 溶解性：可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作 释剂；可溶于水。在水中水解，呈碱性。
主要应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、聚酰胺、碳
偶联剂什么用途
偶联剂什么用途偶联剂是一种在化学、材料科学和生物科学中广泛应用的化学品。
它们以其独特的性质和功能被用于各种不同的领域和应用。
下面将详细介绍偶联剂的用途：1. 表面活性剂偶联剂通常具有两个亲水基团和一个疏水基团，这使得它们能够在不同相之间降低界面张力，并促进这些相之间的混合。
这种性质使得偶联剂成为一种重要的表面活性剂。
例如，偶联剂可以用作洗涤剂、乳化剂和湿润剂。
它们能够在水和油之间形成胶束，有效地清洁和分散油污。
2. 涂料和油墨偶联剂被广泛用作涂料和油墨中的助剂。
它们可以改善涂层的附着力和耐久性，并增强颜料的分散性。
偶联剂还可以调节涂料和油墨的流变性能，提高其加工性能。
此外，偶联剂还能够在涂料和油墨中起到抗菌和防腐的作用。
3. 聚合反应偶联剂可以在聚合反应中起到交联和支化剂的作用。
它们能够与聚合物链进行共价键的形成，从而使聚合物网络更加稳定和坚固。
这种特性使得偶联剂在制备高分子材料和树脂时非常有用。
例如，偶联剂可用于制备聚酯、聚醚和聚氨酯等材料。
4. 金属表面处理偶联剂可以与金属表面形成化学键，改善表面的粘附性和耐腐蚀性。
它们可以被用来清洁金属表面、去除氧化层，并在金属表面形成保护性的膜层。
这些处理可以提高金属的机械性能、耐磨性和耐蚀性。
偶联剂还可以用于金属镀膜过程中的促进剂和稳定剂。
5. 生物医学应用偶联剂在生物医学领域也有广泛的应用。
它们可以用于改善药物的生物利用度和降低药物的毒副作用。
偶联剂还可以用于制备生物传感器和生物标记物，用于监测和诊断疾病。
此外，偶联剂还可以用于修饰生物材料的表面，提高其生物相容性和生物活性。
总之，偶联剂的用途非常广泛，涵盖了化学、材料科学和生物科学等多个领域和应用。
它们的功能主要体现在表面活性剂、涂料和油墨、聚合反应、金属表面处理以及生物医学应用等方面。
随着科学技术的不断发展，偶联剂的应用还将不断扩展和创新。
偶联剂
1.1 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。
偶联剂
偶联剂概述：
在无机材料和高分子材料的复合体系中，能通过物理或化学作用把二者结合， 亦或能通过物理或化学反应，使二者的亲和性得到改善，从而提高复合材料综合 性能的一种物质。
偶联剂分子结构的最大特点是：
分子中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物的基团,易与无机物表 面起化学反应;另一个是亲有机物的基团,能与合成树脂或其它聚合物发生化学反 应或生成氢键溶于其中。 因此偶联剂被称作“分子桥”,用以改善无机物与有机物之间的界面作用,从 而大大提高复合材料的性能,如物理性能、电性能、热性能、光性能等。偶联剂用 于橡胶工业中,可提高轮胎、胶板、胶管、胶鞋等产品的耐磨性和耐老化性能,并 且能减小NR用量,从而降低成本。
钛酸酯偶联剂的应用：
碳酸钙在橡胶、塑料工业中是一种很重要的填料。 通过钛酸酯偶联剂对其改性,可大大增强碳酸钙的用量,提高其 对橡胶的补强作用。钛酸酯偶联剂还大量用于其它无机填料的表 面改性中,特别是在磁性复合材料和磁性记录材料方面的应用,具 有高填充性、耐热性,可提高磁性粒子与树脂的粘合性、弹性及磁 性的稳定性;用于导电性复合材料或涂料中,通过利用铜粉作导电 基质,可提高材料的分散性、耐湿性、致密性和导电性;加入PVC、 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、PS、PE、PC、聚砜、聚酰胺、 聚酰亚胺等树脂中,可降低燃烧时的发烟性能;用于绝缘电缆包皮, 可改善其耐潮湿性及耐磨性。
偶联剂
偶联剂简介偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，其分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团，一个是亲无机物的基团，易与无机物表面起化学反应；另一个是亲有机物的基团，能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键溶于其中。
因此偶联剂被称作“分子桥”，用以改善无机物与有机物之间的界面作用，从而大大提高复合材料的性能，如物理性能、电性能、热性能、光性能等。
偶联剂用于橡胶工业中，可提高轮胎、胶板、胶管、胶鞋等产品的耐磨性和耐老化性能，并且能减小NR用量，从而降低成本。
偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能，同时还可以防止其它介质向界面渗透，改善界面状态，有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。
分类按偶联剂的化学结构及组成分为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物四大类：铬络合物偶联剂铬络合物偶联剂开发于50年代初期，由不饱和有机酸与三价铬离子形成的金属铬络合物，合成及应用技术均较成熟，而且成本低，但品种比较单一。
硅烷偶联剂硅烷偶联剂的通式为RSiX3，式中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基团，这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力，X代表能够水解的烷氧基（如甲氧基、乙氧基等）。
硅烷偶联剂在国内有KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171这几种型号。
表1常用硅烷偶联剂牌号化学名称KA1003 乙烯基三氯硅烷KBM-1003 乙烯基三甲氧基硅烷KBE-1003 乙烯基三乙氧基硅烷KBM-573 苯基氨丙基三甲氧基硅烷KBE-9007γ -异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷KBM-5103（A－1310）丙烯酸基丙基三甲氧基硅烷KBM-903（KH-550、A-1110）γ-氨丙基三乙氧基硅烷KBM-603（A-1120）N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷KBM-602 γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷KBM-403（KH-560、A-187）γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷KBM-503（KH-570、A-175、）γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KBM-803（KH-580、A-189）γ-巯丙基三甲氧基硅烷KBM-703（A-143）γ－氯丙基三乙氧基硅烷X-12-817H 三乙氧基甲基硅烷硅烷偶联剂作用机理硅烷偶联剂是以下式所表示的一类有机硅化合物，其特点是分子中具有2种以不同的反应基团。
交联剂和偶联剂
主要内容
概述 交联剂种类 交联剂机理
9.1 交联剂概述
高分子材料的交联过程需要一定条件：主要是加 入交联体系，并经过一定的稳定、压力和时间。
交联结果： 材料的分子结构发生变化
性能变化
符合要求
高 分
橡 线性大分子 胶
硫 化
网状结构
实质 交联
子 三
热固性 塑料
固 线性 化
9.3 交联机理
交联体系不同，交联机理不同。
硫磺交联
橡胶交联
非硫磺交联
含硫化合物交联 过氧化物交联 金属氧化物交联
1、硫磺交联机理
适用于不饱和橡胶、三元乙丙橡胶及不饱和度大于2%的 丁基橡胶。
S+M+ZnO、HSt体系：交联不饱和橡胶RH
S:以8硫环形式存在
M:促进剂
交联键发生断裂后产生硫氢基RSxH,而ZnO能与 硫氢基作用，使所断裂的交联键再次结合为新 的交联键，所以交联键总数没有减少。
A 铅稳定剂 B 金属皂类 C 有机锡 D 有机 辅助稳定剂
同类硫化剂有：硒、碲，价格昂贵。
（2）含硫化合物（R-S-S-R） 在硫化过程中能分解出活性硫的化合物。 常用在电线绝缘层。其放出的硫的活性足以硫化
橡胶，而不足以硫化铜。（否则会在铜线表面形成黑 色的硫化铜）
（3）过氧化物（R-O-O-R） 主要用于树脂和饱和橡胶的交联，其本身不参与
交联，主要起引发作用。 应注意：过氧化物会促进分解，且价格昂贵，应
体型结构
大 合 成
塑
料 热塑性
材
塑料
有些作适当交联
料
纤 不交联 维
流变特性 力学性能 耐溶剂性
但不能深度交 联
偶联剂作用
偶联剂作用偶联剂是一种具有特殊结构的有机硅化合物。
在它的分子中，同时具有能与无机材料 ( 如玻璃、水泥、金属等 ) 结合的反应性基团和与有机材料 ( 如合成树脂等 ) 结合的反应性基团。
常用的理论有化学键理论、表面浸润理论、变形层理论、拘束层理论等。
偶联剂作表面改性剂，用于无机填料填充塑料时，可以改善其分散性和黏合性。
一、偶联剂作用与机理：B ． Arkles 根据偶联剂的偶联过程提出了4步反应模型，即：①与硅原子相连的 SiX 基水解，生成 SiOH ；② si — OH 之间脱水缩合，生成含si — OH 的低聚硅氧烷；③ 低聚硅氧烷中的 SiOH 与基材表面的 OH 形成氢键；④加热固化过程中，伴随脱水反应而与基材形成共价键连接。
一般认为，界面上硅烷偶联剂水解生成的 3 个硅羟基中只有 1 个与基材表面键合；剩下的 2 个 si — OH ，或与其他硅烷中的 si — OH 缩合，或呈游离状态。
因此，通过硅烷偶联剂可使 2 种性能差异很大的材料界面偶联起来，从而提高复合材料的性能和增加黏结强度，并获得性能优异、可靠的新型复合材料。
硅烷偶联剂广泛用于橡胶、塑料、胶黏剂、密封剂、涂料、玻璃、陶瓷、金属防腐等领域。
现在，硅烷偶联剂已成为材料工业中必不可少的助剂之一。
二、偶联剂的起源：1945 年前后由美国联碳 (UC) 和道康宁 (DowCorning) 等公司开发了一系列具有典型结构的硅烷偶联剂； 1955 年又由 UC 公司首次提出了含氨基的硅烷偶联剂；从1959年开始陆续出现了一系列改性氨基硅烷偶联剂；20 世纪6O年代初期出现了含过氧基的硅烷偶联剂，60年代末期出现了具有重氮和叠氮结构的硅烷偶联剂。
近几十年来，随着玻璃纤维增强塑料的发展，促进了各种偶联剂的研究与开发。
改性氨基硅烷偶联剂、过氧基硅烷偶联剂和叠氮基硅烷偶联剂的合成与应用就是这一时期的主要成果。
我国于2O世纪6O年代中期开始研制硅烷偶联剂。
偶联剂相关资料
偶联剂相关资料硅烷偶联剂硅烷偶联剂又名硅烷处理剂、底涂剂，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、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。
硅烷偶联剂是在分子中具有两种以上不同反应基的有机硅单体，它可以和有机与无机材料发生化学键合 (偶联)，增加两种材料的粘接性。
通式中n为0～3的整数; X表示水解性官能基，它可与甲氧基、乙氧基、溶纤剂以及无机材料(玻璃、金属、SiO2)等发生偶联反应; Y为有机官能团，如乙烯基、乙氧基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基等，可与无机材料、各种合成树脂、橡胶发生偶联反应。
典型硅烷偶联剂性能如下表：用于玻璃纤维、无机填料表面处理。
用作密封剂、胶粘剂和涂料增稠剂。
还应用于使固定化酶附着到玻璃基材表面、油井钻探防砂、使砖石表面具有憎水性、使荧光灯涂层具有较高的表面电阻、提高液体色谱中有机相对玻璃表面的吸湿性能等。
由硅氯仿与带有活性基团的烯烃在铂催化剂催化下加成再经醇解制得。
代表性硅烷偶联剂如表所示。
偶联剂名称相对分子质量相对密度(25℃)折射率(25℃)闪点/℃沸点/℃(101.324×103Pa)乙烯基三氯硅烷161.5 1.26 1.4322119乙烯基三乙氧基硅烷190.30.93 1.39554161乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷280.4 1.04 1.42866285γ-缩水甘油丙基-三甲氧基硅烷236.1 1.07 1.427135290γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷248.1 1.04 1.429138255 N-(β-氨乙基)-γ-氨丙222.1 1.03 1.445140259基-三甲氧基硅烷206.10.98 1.445140234N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基-甲基-三甲氧基硅烷γ-氯丙基-三甲氧基硅烷198.5 1.08 1.41878192γ-巯丙基-三甲氧基硅烷196.1 1.06 1.439102212γ-氨丙基-三甲氧基硅烷221.00.94 1.419104217根据硅烷偶联剂的反应机理，水解性官能基X遇水生成硅醇。
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H2 C H2 N C2H4
OC2H5
Si
OC2 H5 OC2H5
氨基官能团硅烷,呈碱性。 外观为无色或微黄色透明液体,通用性强，可溶于有机溶 剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作稀释剂。可溶于水，在 水中水解，沸点217℃，闪点104℃,分子量221.4
KH-560
主要机理
化学键理论 表面浸润理论
变形层理论
拘束层理论 可逆水解键理论
化学键理论
C2H5 Si C2H5O OC2H5 OC2H5 C2H5 3C2H5Si(OH)3 HO Si OH O
水解
C2H5Si(OH) 3 C2H5 Si OH O
+3C2H5OH
C2H5
Si OH C2H5
OH
共同点：高分子基多相材料 区别：前者为无机填料与高分子的复合，后者为两种 或多种高分子材料共混制得
相容剂
• 接枝物 • 离聚体 • 两性大分子
复习
1. 什么是偶联剂？偶联剂有什么作用 2. 什么是硅烷偶联剂？ 3. 什么是钛酸酯偶联剂？
钛酸酯偶联剂选用
偶联剂的用量，一般为处理物重量的0.53%，推荐使用量为0.8-1.5%。
钛酸酯偶联剂用量少，为使其发挥应有的效 果，必须使它在填料中均匀地分散，否则，达 不到偶联效果。
铝酸酯系列
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。
(RO)Al(OX)n(OY)m n+m=2
美国联碳公司：A-187 美国道康宁公司:Z-6940 日本信越公司:KBM-403
O H2C C H H2 C O C3H6 OCH3
Si
OCH3 OCH3
环氧基官能团硅烷，外观为无色透明液体，溶于丙酮、 苯、乙醚、卤代烃等有机溶剂，在水中水解。沸点290℃
1、用于玻纤增强环氧树脂、ABS、酚醛树脂、尼龙、PBT等, 提 高无机填料、底材和树脂的粘合力以提高其物理性能,尤其是复合 材料的机械强度、防水性、电气性能、耐热性等性能。
硅烷偶联剂ND-42
OCH3 NH
苯胺甲基三乙氧基硅烷
H2 C
Si
OCH3 OCH3
C6H5NHCH2Si(OC2H5)3
淡黄色油状液体，能溶于醇、酮、酯等大部分有机溶剂，不 溶于水。 用于硅橡胶与其它材料的粘合，以及用作酚醛、环氧、尼龙， 三聚氰胺树脂的粘合，也作含无机填料树脂的增强剂。
钛酸酯类
+2H2O
C2 H5 Si O O H H
C2H5 Si O OH
C2H5 HO Si OH O
C2 H5 Si OH O
C2H5 Si OH OH
HO
HO
Si O
Oห้องสมุดไป่ตู้
+
HO HO
H
H H
H
O
O
O
C2H5 HO Si O O
C2H5 Si O O H H
C2 H5 Si O OH
干燥或硫化
HO
C2H5 Si O O
钛酸酯类
单烷氧基型
O C2H5 O Ti O P OH O P C17H35 C17H35
3
单烷氧基焦磷酯基型 鳌合型
O Ti H2C O O P
H2C
O
O P C17H35 C17H35
配位型
OH
2
钛酸酯偶联剂选用
测定所用填充剂的含湿性，根据含湿状态决定偶联剂， 干燥填充剂用单烷氧基型，潮湿填充剂选螯合型或单烷 氧基焦磷酸型。 在选用偶联剂时还应考虑聚合物的熔点，结晶度、分 子量、极性、芳香性、共聚结构等。 填充剂的形状、比表面、湿含量、酸碱性、化学组成 等都可影响偶联效果。
2、无机填料表面处理,主要是陶土、滑石粉、硅灰石、白炭黑、 石英、铝粉、铁粉、氢氧化铝、二氧化硅、云母、玻璃微珠。
KH-570
化学名称 γ-（甲基丙烯酰氧） 丙基三甲氧基硅烷
H3C C C O C3H6 Si CH2 O
OCH3 OCH3 OCH3
CH2=C(CH3)COOCH2CH2CH2Si(OCH3)3
-OR为烷氧基 根据-OX(--OY)的不同，
提高冲击强度和热变形温度 其成本较低，价格仅为钛酸酯偶联剂的一半 热稳定性能优于钛酸酯偶联剂
双金属偶联剂
在两个无机骨架上引入有机官能团 加工温度低 偶联反应速度快 分散性好 价格低廉
铝- 锆偶联剂
能显著降低填充体系的粘度
相容剂
• 高分子基复合材料 • 高分子共混合金
C2H5 Si O H O
C2H5 Si O OH
H
H H
H
O
O
O
H
O
硅烷类
X X Si X R
X是易水解基团，目前常用烷氧基， 如甲氧基、乙氧基等 R是带有反应活性的有机疏水基团，它 能与树脂反应形成牢固的化学结合
明显降低体系粘度 增加挠曲强度和抗弯强度
改善复合材料耐热性
KH-550
（美国联碳公司A-1100、日本信越KBM-903）
硅烷偶联剂A-151
乙烯基三乙氧基硅烷 CH2=CHSi(OC2H5)3
OC2H5 HC
H2C
无色透明液体
Si
OC2H5 OC2H5
可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂；可 溶于水。在水中水解，呈碱性。 兼有偶联剂和交联剂的作用，适用的聚合物类型有聚 乙烯、聚丙烯、不饱和聚酯等，常用于玻纤、塑料、玻 璃、电缆、陶瓷、橡胶等。
HS(CH2)3Si(OC2H5)3
HS H2 C C2H4
OC2H5
Si
OC2H5 OC2H5
常用于处理SiO2 、炭黑等无机填料，在橡胶、硅橡胶等聚合 物中其活化剂、偶联剂、交联剂、补强剂的作用。
KH-590
H2 C HS C2H4 OCH3
Si
OCH3 OCH3
γ-巯丙基三甲氧 基硅烷
1. S1891 硅烷偶联剂带有巯基功能团，作为金属表面防锈 剂具有特殊功效，用其处理金、银、铜等金属表面，可增 强其表面的耐腐性、抗氧化性以及增加其与树脂等高分子 的粘接性； 2. 在橡胶工业中，常用于处理白炭黑，炭黑，玻璃纤维、 云母等无机填料，能有效提高橡胶的力学性能和耐磨性能；
RO-是可水解的短链烷氧基，能与无机物表面羟基起反 应，从而达到化学偶联的目的；
作用功能区域图
钛酸酯类
OX-是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等，决定其特殊功能 R’-是长碳键烷烃基，比较柔软，能和有机聚合物进行弯曲缠结， 使有机物和无机物的相容性得到改善，提高材料的抗冲击强度 Y是羟基、氨基、环氧基或含双键的基团等，这些基团连接在 钛酸酯分子的末端，可与有机物进行化学反应而结合在一起
高分子助剂
偶联剂/相容剂
偶联剂概述
在无机材料和高分子材料的复合体系中，能通过物理或化学 作用把二者结合，亦或能通过物理和/或化学反应，使二者的
亲和性得到改善，从而提高复合材料综合性能的一种物质。
按化学结构可分为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联 剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂( 铝- 锆酸酯、铝钛复合 偶联剂) 、含磷偶联剂、含硼偶联剂等
1、 用于不饱和聚酯复合材料中，提高复合材料机械性能、电气 性能、透光性能，特别是能大幅度提高符合材料的湿态性能。 2、 用于浸润处理玻纤，可提高玻纤增强复合材料湿态的机械强 度和电气性能。 3、 电线电缆行业，用该偶联剂处理陶土填充过氧化物交联的 EPDM体系。
KH-580
A-1891（美国联碳公司） γ-巯丙基三乙氧基硅烷