偶联剂改性
硅烷偶联剂及其对白炭黑的改性研究进展
硅烷偶联剂及其对白炭黑的改性研究进展摘要：介绍硅烷偶联剂的作用机理及其对白炭黑的改性效果。
硅烷偶联剂与白炭黑表面的羟基发生反应，使白炭黑由亲水性变为疏水性，从而增大其与橡胶的相容性，改善白炭黑的分散性，提高填充硫化胶的物理性能和动态力学性能。
最后提出了目前改性存在的问题及对未来的研究的展望。
关键词：硅烷偶联剂；白炭黑；改性；作用机理白炭黑是橡胶工业中一种重要的补强填料,同炭黑比较, 白炭黑的粒径小、比表面积大，填充硫化胶的拉伸强度、撕裂强度和耐磨性均较高；但它与烃类橡胶的相容性较差，大量填充胶料的粘度较大，加工性能随贮存时间的延长而变差，贮存后胶料存在硬化、挤出困难以及成型粘性差等问题，填充胶料还易产生静电积累，加工性能较差, 在橡胶工业中的应用受到限制。
使用硅烷偶联剂对白炭黑进行改性, 解决了白炭黑与胶料的亲和性, 改善了胶料的加工性能。
同时可使胶料的定伸应力、拉伸强度、撕裂强度及耐磨性提高。
轮胎使用白炭黑补强时加入硅烷偶联剂, 可以获得滚动阻力( 生热) , 抓着性能和耐磨耗性能三者之间的最佳平衡。
本文主要对硅烷偶联剂及其对白炭黑作用机理进行了介绍。
1硅烷偶联剂硅烷偶联剂的通式为RSiX。
，式中R为有机基团，如乙烯基、环氧基、氨基、甲基丙烯酰氧基、巯基等，它能与树脂反应形成牢固的化学结合；X为能够水解的有机基团，如甲氧基、乙氧基、氯等，其水解副产物在低温下可以挥发，而异丙基、异丁基则需要较长的反应时间，且反应副产物也难以从处理的无机填料中去除，X基团能与白炭黑表面的活性羟基缩合形成硅氧烷键。
在橡胶工业中使用较多的是含硫硅烷偶联剂，如TESPT、双一[(三乙氧基硅烷基)一丙基]二硫化物(TESPD或Si75)、r巯基丙基三甲氧基硅烷(A一189)等，而在轮胎工业中使用最多的是硅烷偶联剂TESPT。
一般选用硅烷偶联剂的原则是：聚烯烃橡胶多选用乙烯基硅烷；硫黄硫化胶多选用含硫硅烷偶联剂，如Si69和Si75等；环氧树脂一般选用端基是环氧基或氨基的硅烷；不饱和聚酯多用乙烯基、环氧基硅烷。
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 127.2Study on Surface Modifi cation of Silica with KH550 and Its Application in Epoxy ResinZHAO 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 ForestPlant Ecology, Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin 150040, Heilongjiang, China )Abstract: The silane coupling agent KH550 was used to modify the silica by surface grafting and to prepare modifi ed silica (mSiO 2)/epoxy resin (EP) casts. The silica pellets and mSiO 2/EP casts before and after modification were characterised by means of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diff raction (XRD), particle size analysis, tensile properties testing, thermogravimetric analysis (TG) and scanning electron microscopy (SEM). The eff ect of KH550 on the modifi cation of silica and the eff ect of mSiO 2 dosage on the mechanical properties, heat resistance and structure of the cast body were investigated. The results show that the surface modifi cation of silica by KH550 can be achieved in a mixed solvent of alcohol and water when the mass fraction of KH550 is 20%, the reaction temperature is 90°C and the reaction time is 5h, using isopropanol as the dispersant. Furthermore, the mechanical properties and thermal stability of the mSiO 2/EP composites were improved by the KH550 modifi cation. When the amount of mSiO 2 was 8% (wt.), the tensile strength of the mSiO 2/EP composite exhibited 41.29MPa, which resulted in an increase of tensile strength by 95.2%, and a maximum decomposition rate temperature of 377°C, which is 14°C higher than that of pure EP materials.Key words: KH550; silica; modifi cation; EP; tensile strength 作者简介：赵志明，硕士研究生，主要从事功能材料研究工作。
硅烷偶联剂KH 570对电气石表面改性条件优化与表征
矿产综合利用Multipurpose Utilization of Mineral Resources第1期2021年2月·193·硅烷偶联剂KH 570对电气石表面改性条件优化与表征安文峰，胡应模，张丹丹，李苗苗（中国地质大学(北京)材料科学与工程学院，非金属矿物和固废资源材料化利用北京市重点实验室，岩石矿物材料国家专业实验室，北京 100083）摘要：以KH 570为改性剂，采用湿法改性的方法，在中性条件下对电气石进行表面改性，以改性产物的接触角和吸油值为参数，对改性的工艺条件进行了优化。
结果表明，在改性剂KH 570用量为0.12 mL/g 、醇水比为1:5时，在90℃下与10 g 电气石反应2 h 得到具有优良疏水性能的改性电气石，其接触角为93接。
采用IR 、XRD 、SEM 对改性电气石的结构与形貌进行了表征，结果表明，电气石经过改性后，表面成功地接入了含有双键的有机链，改性前后电气石的晶体结构没有发生变化，而改性后电气石的团聚现象大大降低，分散性增加。
关键词：电气石；KH 570；表面改性；可聚合有机化电气石doi:10.3969/j.issn.1000-6532.2021.01.032中图分类号：TD989 文献标志码：A 文章编号：1000-6532（2021）01-0193-06收稿日期：2019-08-27；改回日期：2019-09-24基金项目：国家自然科学基金赞助（51372233）作者简介：安文峰（1995-），男，在读硕士，研究方向为矿物表面改性及其功能聚合物的合成。
通讯作者：胡应模（1964-），男，教授，博导，研究方向为矿物材料的改性及其功能复合材料。
电气石是非金属矿物领域中较为重要的一类非可再生硅酸盐类矿物[1]。
它广泛分布于沉积岩、变质岩、火成岩、伟晶岩发育地区及气成高温热液矿床中，与绿柱石、黄玉、云母等矿物共生[2]，因其所处环境的差异，其内部化学组成与结构差异也较大，一般来说，除硼元素外，还含有钠、镁、铝等其他金属元素[3]。
偶联改性ＳＢＳ复合改性沥青性能试验研究
总第３２１期交 通 科 技ＳｅｒｉａｌＮｏ．３２１ ２０２３第６期ＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ．６Ｄｅｃ．２０２３ＤＯＩ１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１ ７５７０．２０２３．０６．０２４收稿日期：２０２３ ０８ ０１第一作者：李强（１９８５－），男，高级工程师。
甘肃省科技厅科技计划项目（２１ＹＦ１１ＧＡ０１３）资助偶联改性ＳＢＳ复合改性沥青性能试验研究李 强１ 钱普舟２ 马丁红２ 安丰伟１（１．苏交科集团股份有限公司 新型道路材料国家工程研究中心 南京 ２１１１１２；２．甘肃公路航空旅游研究院有限公司 兰州 ７３００００）摘 要 为提高ＳＢＳ改性沥青的黏结力和流变性，研究偶联改性剂与ＳＢＳ复配改性沥青的物理性质、流变性能和黏度，分析偶联改性剂掺量对复合改性沥青性能的影响。
结果表明，随着改性剂掺量的增大，改性沥青针入度线性下降，软化点和延度逐渐增大；复数剪切模量和车辙因子逐渐提升，沥青的抗剪切变形能力明显改善；复合改性沥青６０℃动力黏度和１７０℃旋转黏度均呈线性增长趋势。
关键词 偶联改性剂 改性沥青 物理性质 流变性能 黏度中图分类号 Ｕ４１４ 沥青混合料在拌和、摊铺、碾压等施工过程，以及道路服役过程中，会受到热氧老化的影响，使沥青混合料的抗裂性降低，从而加剧沥青路面开裂和松动等问题的发生［１ ３］。
这将不可避免地影响道路的耐久性和服务功能，直接导致沥青路面生命周期的缩短，进而增加道路维护成本。
因此，明确沥青的流变机理，选择合适的改性剂，以增加对路面病害的抵抗力，对于提高公路服务质量，促进交通基础设施建设的可持续发展至关重要［４］。
一般来说，纤维、聚合物、纳米材料，以及高分子材料是沥青改性中经常使用的主要材料，偶联剂类沥青改性剂应用较少，偶联改性剂与其他类型改性剂复合改性沥青的研究鲜有报道［５］。
鉴于此，本文以ＳＢＳ改性沥青为基础，研究偶联改性剂与ＳＢＳ复配改性沥青的物理性质、流变性能，以及黏度，以期改善混合料路用性能，提高沥青路面使用寿命。
硅烷偶联剂改性阳离子水性聚氨酯的研究
硅烷偶联剂改性阳离子水性聚氨酯的研究叶锦刚;朱伟;张杰;汤嘉陵【摘要】Cationic waterborne polyurethane was hybrided by silane coupling agent KH550 as terminating agent and a new kind of silane coupling agent prepared by KH550 and KH560 via chemical reaction and physical blending, respectively. The structure, particle size, surface morphology was characterized by FTIR, size analyzar and AFM. The mechanical properties, water and solvent resistance of samples were also tested. The results confirmed the formation of SiO2 in the two systems and the diffusion of SiO2 in hybrid system was better than that in composite system. Chemical modification was better than physical blending on improvement of properties products.%以硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为封端剂对阳离子型水性聚氨酯进行杂化改性,并以KH550和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)为原料合成新型偶联剂D,对聚氨酯进行复合改性,分别合成了纳米SiO2/PU杂化材料和纳米SiO2/PU复合材料.通过FT-IR、粒径分析、AFM对样品的结构进行表征,并对样品的力学性能和耐水性、耐溶剂性进行测试.结果表明:两种体系均生成了二氧化硅相,二氧化硅相在杂化体系中的分散性好于其在复合体系中的分散性.对提高产品性能而言,化学封端改性比物理共混改性更有效.【期刊名称】《涂料工业》【年(卷),期】2011(041)002【总页数】5页(P25-28,32)【关键词】阳离子型水性聚氨酯;硅烷偶联剂;纳米二氧化硅【作者】叶锦刚;朱伟;张杰;汤嘉陵【作者单位】四川大学高分子科学与工程学院,成都,610065;四川大学高分子科学与工程学院,成都,610065;四川大学高分子科学与工程学院,成都,610065;四川大学高分子科学与工程学院,成都,610065【正文语种】中文【中图分类】TQ630.4与溶剂型聚氨酯相比，水性聚氨酯具有较低的VOC含量和HAP(Hazardous Air Pollutant)值［1］，符合环保的要求，因此愈来愈受到人们的青睐。
无机粉体的硅烷偶联剂改性
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。
多数硅烷偶联剂在使用之前要配成水溶液，即使其预先水解。
水解时间依硅烷偶联剂的品种和溶液的pH值不同而异，从几分钟到几十分钟不等。
配置时水溶液的pH值一般控制在3-5之间，pH值高于5或低于3将会促进聚合物的生成。
因此，已配置好的、已水解的硅烷偶联剂不能放置太久，否则会自行缩聚而失效。
（2）硅烷偶联剂用量计算：硅烷偶联剂用量与偶联剂的品种及填料的比面积有关，假设为单分子层吸附，可按下式进行计算：硅烷偶联剂用量=（填料质量×填料比表面积）/硅烷偶联剂最小包覆面积硅烷偶联剂最小包覆面积以硅烷偶联剂的品种不同而异。
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。
3、滑石粉有机高分子改性采用甲苯二异氰酸酯（TDI）和丙烯酸羟丙酯（HPA）对滑石粉体进行表面改性，分别接枝包覆聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）层和甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物（PMMA-Co-PBA）层，构成复合粒子。
硅烷偶联剂改性水性聚氨酯胶黏剂
硅烷偶联剂改性水性聚氨酯胶黏剂张大鹏何立凡王海侨李效玉( 北京化工大学碳纤维与功能高分子教育部重点实验室，北京 100029)摘要: 以聚已二酸-1，4-丁二醇酯( PBA2000) 、甲苯二异氰酸酯( TDI) 、二羟甲基丙酸( DMPA) 和一缩二乙二醇( DEG) 为原料合成了一种聚氨酯预聚体，通过在预聚体中引入可室温交联的硅烷偶联剂，制备得到了一种单组份自交联的水性聚氨酯胶黏剂。
探讨了硅烷偶联剂加入方式，用量对乳液及胶膜性能的影响。
结果表明: 当硅烷偶联剂用量为预聚体质量分数的 1. 5%时，胶黏剂对塑料薄膜 PET/CPP 的粘接强度显著提高，由改性前的 1. 3 N/15mm 增大至 1. 7 N /15 mm; 复合薄膜经过沸水煮后，T 剥离强度由 1. 0 N /15 mm 变为 1. 5 N /15 mm。
关键词: 水性聚氨酯; 复合薄膜; 硅烷偶联剂; 自交联中图分类号: TQ433. 4引言水性聚氨酯胶黏剂以其对各种薄膜广泛的适应性，胶膜优异的柔韧性，耐化学品性等特点而备受人们关注［1 －2］。
大多数水性聚氨酯胶膜遇水易溶胀，耐水性及耐热性不佳，限制了其使用场合［3 －4］。
提高聚氨酯的交联度是改善以上缺点的一个有效途径。
Lewandowski 等［5］向聚氨酯分子链中引入了硅烷衍生物，通过控制硅烷衍生物用量来控制交联结构的密度，适度的交联可以改善胶膜的耐水性和耐热性。
也有文献［6 －8］报导，将有机硅( 一般为端基或侧基带有活性基团的聚硅氧烷) 引入到聚氨酯分子链上可以有效地改善胶膜的耐水性和耐热性，但由于有机硅与聚氨酯相容性差，导致了胶膜力学性能的降低。
而使用小分子的硅烷偶联剂改性水性聚氨酯［9 －10］可以增加相容性，同时改善了聚氨酯胶膜的耐水性、耐热性。
此种交联体系在水性涂料以及双组分的水性胶黏剂中已经得到了广泛的应用［11］。
本文选用 3-氨基丙基三乙氧基硅烷( KH-550)对聚氨酯预聚体进行改性制备出单组份的水性聚氨酯乳液，将此体系引入到复合薄膜用胶黏剂领域。
硅烷偶联剂对碳化硅粉体的表面改性
硅酸盐学报· 409 ·2011年硅烷偶联剂对碳化硅粉体的表面改性铁生年，李星(青海大学非金属材料研究所，西宁 810016)摘要：采用KH-550硅烷偶联剂对SiC粉体表面进行改性，得到了改性最佳工艺参数，分析了表面改性对SiC浆料分散稳定性的影响。
结果表明：SiC微粉经硅烷偶联剂处理后没有改变原始SiC微粉的物相结构，只改变了其在水中的胶体性质；减少了微粉团聚现象。
与原始SiC微粉相比，改性SiC微粉表面特性发生了明显变化，Zeta电位绝对值提高，浆料的分散稳定性得到了明显改善。
关键词：碳化硅；表面改性；硅烷偶联剂；分散性中图分类号：TQ174 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2011)03–0409–05Surface Modification of SiC Powder with Silane Coupling AgentTIE Shengnian，LI Xing(Non-Metallic Materials Institute of Qinghai University, Xining 810016, China)Abstract: The surface characteristics of SiC powder were modified by a KH-550 silane coupling agent. The process parameters of the modification were optimized, and the effect of surface modification on the dispersion stability of SiC slurry was analyzed. The results show that the SiC powder modified by silane coupling agent can not change the original phase structure of SiC micro-powders but reduce the aggregation of SiC particles in the powders. Compared to the original SiC powder, the surface characteristics of the modi-fied SiC powder change significantly. Zeta potential of SiC increases, and the dispersion stability of SiC slurry is improved.Key words: silicon carbide; surface modification; silane coupling agent; dispersibility在半导体制造和煤气化工程领域，许多工程都在使用SiC陶瓷[1–2]。
聚合物表面改性
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。
三、表面改性剂改性采用将聚合物表面改性剂与聚合物共混的方式是一种简单的改性办法，它只需要在成型加工前将改性剂混到聚合物中，加工成型后，改性剂分子迁移到聚合物材料的表面，从而达到改善聚合物表面性能的目的。
硅烷偶联剂的种类与结构对二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响
硅烷偶联剂的种类与结构对二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响一、本文概述本文旨在探讨硅烷偶联剂的种类与结构对二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响。
硅烷偶联剂作为一种重要的表面处理剂，广泛应用于二氧化硅的改性，以提高其与其他材料的相容性和性能。
本文将系统介绍硅烷偶联剂的种类和结构特点，分析其与二氧化硅表面的相互作用机制，以及如何通过调整硅烷偶联剂的类型和结构来优化二氧化硅表面的聚合物接枝改性效果。
本文将首先概述硅烷偶联剂的基本分类，包括单官能团硅烷、双官能团硅烷和多官能团硅烷等。
随后，将详细讨论这些硅烷偶联剂的结构特点，如官能团的种类、数量和排列方式等。
在此基础上，本文将深入探讨硅烷偶联剂与二氧化硅表面之间的化学反应和物理吸附过程，揭示其对接枝改性的影响机制。
通过本文的研究，期望能够为二氧化硅的表面改性提供理论支持和实践指导，为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
本文也期望能够为硅烷偶联剂的设计和优化提供新的思路和方法，推动其在材料科学和工业领域的应用发展。
二、硅烷偶联剂的种类与结构硅烷偶联剂是一类特殊的有机硅化合物，其分子结构中同时含有能够与无机材料（如二氧化硅）反应的硅烷基团和能够与有机聚合物反应的有机官能团。
因此，硅烷偶联剂能够在无机材料和有机聚合物之间建立起化学键合，从而改善两者之间的相容性和界面性能。
硅烷偶联剂的种类繁多，结构各异，其种类与结构对二氧化硅表面聚合物接枝改性的影响至关重要。
根据硅烷偶联剂分子中有机官能团的不同，可以将其分为氨基硅烷、环氧硅烷、乙烯基硅烷、巯基硅烷等多种类型。
这些有机官能团能够与聚合物中的相应基团发生反应，如氨基硅烷可以与含有羧基或酸酐的聚合物发生酰胺化反应，环氧硅烷可以与含有羟基或氨基的聚合物发生开环反应等。
因此，不同类型的硅烷偶联剂适用于不同的聚合物体系。
硅烷偶联剂分子中的硅烷基团也是影响其性能的关键因素。
硅烷基团的数量、位置以及硅原子上的取代基等都会影响其与二氧化硅表面的反应活性。
钛酸酯偶联剂对稀土发光材料的表面改性
钛酸酯偶联剂对稀土发光材料的表面改性柳雅军;焦利勇;冀晓敏;郝凤柱;李琳琳【摘要】Titanate coupling agent TM-27 was used in the surface modification of the rare-earth luminescence materials(SrAl2O4 :Eu,Dy) to improve the compatibility of rare-earth luminescence materials with the organic system. The turbidity value in organic system and subsiding value in coating system were tested, and the sedimentation rate was obtained by linear fitting equation. The value of the sedimentation rate in organic system was 0. 108 2 NTU/s, which is lower than the unmodified one. Stability in coating system was improved by modification. These results show that a good compatibility was formed between the modified rare-earth luminescence materials and the organic system. The surface characteristic of rare-earth luminescence materials proves that titanate coupling agent has formed a good package on its surface. The result of the fluorescence intensity indicates that the modification doesn't affect the luminescence properties of rare-earth luminescence materials.%为提高稀土发光材料在有机体系中的相容性,选用钛酸酯偶联剂TM-27对稀土发光材料(SrAl2O4∶Eu;Dy)进行表面改性.通过测定改性前后稀土发光材料在有机溶剂体系中的浊度及在涂料体系中的沉降值,并进行线性拟合,得出改性后稀土发光材料在溶剂中的沉降速率为0.108 2 NTU/s,比未改性稀土发光材料沉降速率明显降低,在涂料体系中的沉降稳定性也明显提高,改性后稀土发光材料与有机体系间形成了良好的相容性.红外光谱和扫描电子显微镜测试结果表明,TM-27在稀土发光材料表面形成了良好的包裹.改性不影响稀土发光材料的余辉特性.【期刊名称】《大连工业大学学报》【年(卷),期】2013(032)002【总页数】4页(P146-149)【关键词】钛酸酯偶联剂;稀土发光材料;表面改性【作者】柳雅军;焦利勇;冀晓敏;郝凤柱;李琳琳【作者单位】大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连 116034;大连理工大学化工学院,辽宁大连 116012;大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连 116034;大连工业大学轻工与化学工程学院,辽宁大连 116034【正文语种】中文【中图分类】TQ626;TQ4220 引言偶联剂是一种两性结构物质,分子中的一部分基团可与无机物表面的官能团反应,形成强烈的化学键合;另一部分基团与有机高分子发生化学反应或物理缠绕,从而将无机物与有机体两种性质差异很大的材料牢固地结合在一起。
硅烷偶联剂封端改性水性聚氨酯的研究
ＷＰＵ 胶膜的耐水性， 但是对提高 ＰＵ 材料的耐湿擦 原料合成了基础预聚体， 然后以 １， ４－ 丁二醇进一步
性、耐沾污性和热稳定性却并不明显。因此 ， 在 ＰＵ 扩链制得了 ＷＰＵ 体系， 最后以偶联剂 γ－ 氨丙基三
分子结构中引入疏水链段的有机硅进行改性， 则倍 甲氧基硅烷对 ＰＵ 分子进行封端， 形成了稳定的 ＰＵ
２．２ 硅烷偶联剂封端对乳液及胶膜外观的影响 在合成反应过程中保持其他条件不变， 仅改变
硅烷偶联剂的用量（ 占树脂的质量分数， 下同） ， 所制 得的 ＰＵ 乳液及胶膜外观如表 ２ 所示。
表 ２ 硅烷偶联剂用量对 ＰＵ 乳液及其胶膜外观的影响
Ｔａｂ．２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｉｌａｎｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｆａｃｅ ｏｆ ＰＵ ｅｍｕｌｓｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｌｍ
统 ＰＵ 材料的耐磨性和耐化学药品性优、柔韧性好、 它不仅可在 ＰＵ 链段中引入有机硅， 而且还能在不
附着力强且软硬度可调范围广等特点， 而且还具有 同的物质界面间起到“桥梁”的交联作 用［４］。由此制
不燃、无毒、不污染环境、节省能源和易加工等诸多 得了许多深受用户欢迎的产品， 其中， Ｈａｎｓｅ 化学公
为了保持或加强乳液的稳定性， 在 ＷＰＵ 制备 曾在采访中说： “我们认为这些硅烷化的 ＰＵ 之所以
过程中， 通常都必须加入亲水性化合物， 这就造成了 受到用户的欢迎， 是因为它有一系列的优异性质，
ＷＰＵ 胶膜易吸潮、不耐湿擦且与基材粘附力不强等 它结合了硅酮的固化工艺和 ＰＵ 骨架的力学性能等
缺点， 从而较大程度地影响了它的推广应用。为了 优点［５］”。
ＤＭＰＡ ４～１５
ＴＥＡ
３～１２
图 １ ＰＵ 预聚体的合成 Ｆｉｇ．１ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅ ｏｆ ＰＵ ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ
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。
硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的表面改性及其分散稳定性
硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的表面改性及其分散稳定性一、本文概述随着纳米技术的迅速发展，纳米材料因其独特的物理化学性质在多个领域展现出广泛的应用前景。
其中，纳米二氧化硅（nano-SiO2）因其高比表面积、优异的物理和化学稳定性以及良好的光学性能等特点，被广泛应用于橡胶、塑料、涂料、陶瓷、医药等领域。
然而，纳米SiO2粒子由于具有高的比表面积和表面能，容易团聚形成大的颗粒，导致其分散稳定性差，限制了其在许多领域的应用。
因此，对纳米SiO2进行表面改性以提高其分散稳定性成为研究的热点。
硅烷偶联剂KH570作为一种重要的有机硅化合物，其分子结构中的乙烯基和甲氧基硅烷基团可以与纳米SiO2表面的羟基发生化学反应，形成稳定的化学键合，从而实现对纳米SiO2的表面改性。
本文旨在研究硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的表面改性效果及其分散稳定性的影响。
通过对比改性前后的纳米SiO2粒子的物理化学性质、表面形貌、分散稳定性等方面的变化，揭示硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2的改性机理，为纳米SiO2在各个领域的应用提供理论基础和技术支持。
本文首先介绍纳米SiO2的基本性质和应用领域，然后阐述纳米SiO2分散稳定性的重要性以及目前常用的表面改性方法。
接着详细介绍硅烷偶联剂KH570的结构特点、改性原理及其在纳米SiO2表面改性中的应用。
通过实验研究和表征手段，探讨硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2表面改性的效果及其对分散稳定性的影响。
总结硅烷偶联剂KH570在纳米SiO2表面改性中的应用前景，为相关领域的研究提供有益的参考。
二、材料与方法本实验主要使用的材料包括纳米SiO2粉末（购自某化学试剂公司，纯度≥5%，平均粒径约为20nm）、硅烷偶联剂KH570（购自某化学试剂公司，纯度≥98%）、无水乙醇（购自某化学试剂公司，纯度≥7%）、以及去离子水。
硅烷偶联剂KH570的制备采用标准的化学合成方法。
在无水乙醇中，将适量的KH570与催化剂混合，然后在恒定的温度下进行搅拌反应。
偶联剂KH_550对改性酚醛树脂胶粘SiC耐磨涂层性能的影响
兵器材料科学与工程ORDNANCE MATERIAL SCIENCE AND ENGINEERING Vol．32No．3 May,2009第32卷第3期2009年5月北京：航空工业出版社，1988：65-68［11］黄雅妮.固液混合铸造Al-Cu合金组织和力学性能的研究［D］.湖南：湖南大学，2006.［12］De Mol van Otterloo J L，Bagnoli D，De Hosson J Th M.Enhanced mechanical properties of laser treated Al-Cu alloy：a microstructural analvsis［J］.Acta Metal Mater，1995，43（7）：2649-2656［13］宋鸿武.高强韧铝铜合金压铸成形技术的研究［D］.沈阳：沈阳工业大学，2006.磨损是机械零件失效的主要形式之一，据不完全统计约80%的零件失效是由磨损引起的［1］。
约三分之一的能源消耗于摩擦磨损，而磨料磨损相应占到材料磨损的50%。
在磨料磨损中，低应力冲蚀磨损又占到一定比例［2-5］。
低应力冲蚀磨损指的是固体粒子冲击到材料表面而造成材料流失的磨损，其广泛存在于现代工业生产中，如矿山选矿中输送矿浆的渣浆泵过流部件和管道的磨损，火电厂输送煤灰的灰浆泵过流部件和管道及阀门的磨损，以及喷火嘴的磨损，混凝土和沥青搅拌机中的搅拌叶片和护板的磨损，沥青路面摊铺机螺旋输送器的螺旋叶片的磨损等［6-7］。
因此，选择一种简单、快速、费用低、效果好的能防止及修复零部件磨损的方法十分重要。
以改性酚醛树脂为粘接剂，添加陶瓷颗粒而成的复合材料，固化后具备了优异的耐冲蚀磨损性能［1］，将其作为耐磨涂层材料应用于各类过流部件的表面，其涂敷工艺简单，成本低廉，无热影响区及变形。
此耐磨涂层只有当有机相能与无机陶瓷填料及金属材料表面牢固地粘合在一起，材料才能显示出良好的性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
约束层理论 与可变形层理论相对，约束层理论认为在无机填料 区域内的树脂应具有某种介于无机填料和基质树脂之 间的模量，而偶联剂的功能就在于将聚合物结构“紧 束”在相间区域内。从增强后的复合材料的性能来看， 要获得最大的粘接力和耐水解性能，需要在界面处有 一约束层。至于钛酸酯偶联剂，其在热塑体系中及含 填料的热固性复合物中与有机聚合物的结合，主要以 长链烷基的相溶和相互缠绕为主，并和无机填料形成 共价键。以上假设均从不同的理论侧面反应了偶联剂 的偶联机制。在实际过程中，往往是几种机制共同作 用的结果。
可变形层理论 为了缓和复合材料冷却时由于树脂和填料之间热 收缩率的不同而产生的界面应力，就希望与处理过的 无机物邻接的树脂界面是一个柔曲性的可变形相，这 样复合材料的韧性最大。偶联剂处理过的无机物表面 可能会择优吸收树脂中的某一配合剂，相间区域的不 均衡固化，可能导致一个比偶联剂在聚合物与填料之 间的多分子层厚得多的挠性树脂层。这一层就被称之 为可变形层，该层能松弛界面应力，阻止界面裂缝的 扩展，因而改善了界面的结合强度，提高了复合材料 的机械性能。
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。
Байду номын сангаас
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 无机物中的羟基反应，又能与有机物中的长分子链相互作用 起到偶联的功效，其作用机理大致分以下3步：（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。
钛酸酯偶联剂
◦ 钛酸酯偶联剂最早出现于20世纪70年代。1974年12月美 国Ｋｅｎｒｉｃｈ石油化学公司报道了一类新型的偶联剂， 它对许多干燥粉体有良好的偶联效果。此后加有钛酸酯偶 联剂的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的原料之一。
什么是偶联剂？ 偶联剂作用的基本理论有哪些？ 偶联剂的分类？
偶联剂是一种同时具有能分别与无机物和有机物 反应的两种性质不同官能团的低分子化合物。其 分子结构最大的特点是分子中含有化学性质不相 同的两个基团，一个基团的性质亲无机物，易于 与无机物表面起化学反应；另一个基团亲有机物， 能与聚合物起化学反应，生成化学键，或者能互 相融合在一起。
化学键理论 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。
浸润效应和表面能理论 1963年，ZISMAN在回顾与粘合有关的表面化学 和表面能的已知方面的内容时，曾得出结论，在复合 材料的制造中，液态树脂对被粘物的良好浸润是头等 重要的，如果能获的完全的浸润，那么树脂对高能表 面的物理吸附将提供高于有机树脂的内聚强度的粘接 强度。
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。
分类
◦ 单烷氧基类 含有异丙氧基的产品，这类产品耐水性差，主要适用于干 燥的颜、填料的处理表面处理
螯合型
含有氧乙酸螯合基或乙二醇螯合基的产品，这类产品耐水 性好，适用于高含水量颜料、填料的处理，或在水性涂料 中直接使用。
配位型
是一种在通常的四烷基钛酸酯上附加了亚磷酸酯从而在改 进耐水性的同时，又能产生含磷化合物的功能性产品。
◦ 硅烷偶联剂是人们研究最早、应用最早的偶联剂。由于其 独特的性能及新产品的不断问世，使其应用领域逐渐扩大， 已成为有机硅工业的重要分支。它是近年来发展较快的一 类有机硅产品，其品种繁多，结构新颖，仅已知结构的产 品就有百余种。1945年前后由美国联碳（UC）和道康宁 （Dow Corning）等公司开发和公布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60年代初期出现的含过氧基硅烷 偶联剂和60年代末期出现的具有重氮和叠氮结构的硅烷偶 联剂，又大大丰富了硅烷偶联剂的品种。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。