偶联剂及偶联剂在填料中的应用文稿演示
偶联剂在常用树脂与填料配方体系中
偶联剂在常用树脂与填料配方体系中偶联剂是一种能够在聚合物与填料之间形成化学键，并增强聚合物填料界面相互作用的材料。
在常用的树脂与填料配方体系中，偶联剂的添加通常能够显著改善复合材料的性能，提高材料的力学性能、热稳定性、耐候性等。
一般来说，在填充聚合物复合材料中，偶联剂的主要功能包括以下几个方面：1.增强填料与树脂之间的化学键结合：偶联剂能够与树脂和填料表面发生化学反应，形成强有力的化学键，从而增强填料与树脂之间的结合力。
这种化学键结合可以有效地提高复合材料的强度、刚度和耐磨性等性能。
2.提高填料的分散性：由于填料的颗粒大小和形状的不均匀性，常常会导致填料在树脂中的分散性较差，从而影响到复合材料的性能。
偶联剂的添加可以改善填料在树脂中的分散性，使填料颗粒更均匀地分布在树脂基体中，从而提高复合材料的力学性能和热稳定性。
3.防止填料的析出现象：在一些填充聚合物复合材料中，由于填料与树脂之间的相互作用不够强，填料往往易于从树脂基体中析出。
偶联剂的添加可以增强填料与树脂之间的相互作用，防止填料的析出现象，提高复合材料的稳定性和使用寿命。
目前常用的偶联剂主要有以下几种：1.硅烷偶联剂：硅烷偶联剂是最常用的偶联剂之一，其分子内同时具有有机基团和硅基团，可以在填料表面和树脂基体中形成强有力的化学键。
硅烷偶联剂的优点是具有很强的黏附力和耐高温性能，适用于各种树脂和填料体系。
2.磷酸酯偶联剂：磷酸酯偶联剂在填料表面和树脂基体中形成的化学键主要是磷酸酯键，其优点是具有很强的耐热性和耐化学腐蚀性，适用于一些要求高温稳定性和耐腐蚀性的复合材料。
3.咪唑偶联剂：咪唑偶联剂主要通过其分子内含有的咪唑环与填料表面反应，形成化学键，从而增强填料与树脂之间的结合力。
咪唑偶联剂能够提高复合材料的耐温性和耐水性，适用于一些高温环境和潮湿环境下的应用。
同时，偶联剂的添加量需要根据具体的树脂和填料体系以及所需要的复合材料性能进行优化。
在实际应用中，需要通过试验和研究确定最佳的偶联剂添加量，以获得最理想的复合材料性能。
硅烷偶联剂及其应用课件
在涂料中添加硅烷偶联剂，可以提高涂层对基材的附着力，以及涂层的耐候性、 耐磨性等。
提高胶粘剂的粘结强度
在胶粘剂中使用硅烷偶联剂，可以提高胶粘剂对无机材料和有机材料的粘结强度 ，以及耐水、耐热等性能。
硅烷偶联剂应用案
04
例及效果分析
橡胶领域应用案例及效果分析
提高橡胶与填料的相容性
改善界面性能
通过硅烷偶联剂的“分子桥”作用，无机材料和有机材料的界面性能可 以得到显著改善，如提高材料的力学性能、电气性能、耐候性能等。
03
耐水性
硅氧烷基团的水解反应使得硅烷偶联剂在湿态环境下也能发挥效能。
硅烷偶联剂在橡胶领域的应用
提升橡胶与填料的分散性
硅烷偶联剂可以改善橡胶与填料之间的相容性，提高填料的 分散性，从而提高橡胶的力学性能。
THANKS.
提高耐磨性和抗老化性
通过改善橡胶表面的性能，硅烷偶联剂可以提高橡胶的耐磨 性和抗老化性。
硅烷偶联剂在塑料领域的应用
增强塑料的力学性能
硅烷偶联剂可以提高塑料与填料或增 强材料之间的界面粘结力，从而提高 塑料的力学性能。
提高塑料的耐候性
硅烷偶联剂可以改善塑料的表面性能 ，提高其耐候性。
硅烷偶联剂在其他领域的应用（如涂料、胶粘剂等）
竞争格局
当前，国内外众多企业纷纷涉足硅烷偶联剂领域，市场竞争激烈。国内企业在不断提高技 术水平和产品质量的同时，也在积极开拓国际市场。
前景展望
随着人们对环保、高性能材料的需求不断增长，硅烷偶联剂市场前景广阔。未来，市场将 更加关注产品的环保性能、高性能化和功能性。
硅烷偶联剂的创新发展方向
高性能化
为满足高分子材料在高强度、高模量、高耐磨等方面的要求，硅烷 偶联剂需要不断提高自身的性能，如耐热性、耐候性、耐化学品性 等。
偶联剂及偶联剂在填料中的应用
偶联剂及偶联剂在填料中的应用1. 偶联剂的概念和作用1.1 偶联剂的概念偶联剂，即通过化学反应，使填料表面介质和催化剂吸附在一起，从而加强两者的相互作用的一种化学物质。
偶联剂有机活性物质，常由一个或多个活性羟基团、羧基团、胺基团等官能团连接而成。
它可以通过化学键的形式与填料表面的羟基、胺基等活性位点反应，在填料表面构建化学键，增加催化剂和催化剂载体的结合力，从而提高催化剂的稳定性、活性和选择性。
1.2 偶联剂的作用偶联剂作为催化剂载体表面的活性化合物，能够促进催化剂和催化剂载体的结合，有利于提高催化剂的稳定性、活性以及选择性，从而实现催化反应的高效进行。
2. 偶联剂在填料中的应用在催化剂制备过程中，选用合适的偶联剂可以提高催化剂的性能，特别是在填料中应用，偶联剂的作用更加明显。
2.1 偶联剂的应用方式偶联剂在填料中的应用方式主要有以下几种。
2.1.1 包覆法将偶联剂和催化剂混合，涂覆在填料载体上，通过化学反应将两者牢固结合在一起。
采用包覆法的优点是能够在填料表面生成高密度的活性位点，提高催化剂的活性和稳定性。
2.1.2 架桥法将偶联剂以分子桥的形式加入到填料载体内部，在活性位点与催化剂结合时，形成一个稳定的化学桥梁。
采用架桥法的优点是能够有效地促进催化剂和催化剂载体的结合，从而提高催化剂的稳定性和选择性。
2.1.3 热浸渍法在填料中引入偶联剂时，通过热浸渍法的方式，将催化剂与偶联剂混合，并溶解在有机溶剂中。
然后将填料浸泡在溶液中，使偶联剂和催化剂均匀地分布在填料表面上，并通过热处理使其生成化学键。
2.2 偶联剂在不同催化反应中的应用2.2.1 氢气化反应氢气化反应是一种重要的催化反应，是化工工业中广泛应用的催化反应之一。
在催化剂制备过程中，采用偶联剂可以有效地提高催化剂的稳定性和活性，从而提高催化剂的选择性和产率。
2.2.2 烷基化反应烷基化反应是一种重要的化学反应，广泛应用于烷烃的生产和化学物质的合成。
偶联剂与偶联剂在填料中的应用共151页文档
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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。
偶联剂及偶联在填料中的应用150页PPT
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
偶联剂及偶联在填料中的应用 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
硅烷偶联剂及其应用技术ppt课件
电导率测定法
SCA水解程度的检测
电导率测定法设备简单、操作方便。因SCA与去离子水的电导率很低， 而水解产物硅醇和醇的电导率较高，即使溶剂中采用了醇，因其在反应前 后量不变而对体系在水解过程中电导率会逐渐增大，一定时间后反应达到 平衡，相应电导率值也稳定在某一值，这表明水解已达平衡，测试硅醇含 量为该水解条件下的最大值。
SCA水解生成的硅醇极性较强，容易形成氢键以及脱水缩合生成硅氧 烷或聚硅氧烷。
SCA羟基之间的缩合反应并非两个简单化合物之间的反应，而是代表 各种中间产物的硅羟基之间的缩合。而硅羟基间的缩合反应使硅醇的数目 减少，使硅醇和纳米粒子的作用相应减弱，不利于纳米粒子的分散。因此， 在使用SCA分散纳米粒子的过程中，应尽量降低产生缩合反应的机会。
O
O H H
O R
Si O
H
OH
O
O
Si R
H H
O
O
O
Si R
H H
O
O
O
R Si
H
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nH2O
SiC
O
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H H
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H
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H
O
HH
O
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HH
OH
O
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H
O
O
Si
R
O
Si
R
OH
R
由此可看出，SCA水解生成硅醇是与纳米粒子表面发生作用的前提，而 SCA的水解程度又直接影响硅醇与纳米粒子表面的作用效果，因为只有硅醇 单体才能对纳米粒子形成稳定结构。此外，在水解过程中往往伴随着浑浊现 象的发生，这意味着体系中SCA完全缩合成硅氧烷高聚体，此时SCA失去了 分散纳米SiO2的能力。因此，研究SCA的水解机理和分散机理具有重要意义。
硅烷偶联剂及其应用课件
油田污水处理
硅烷偶联剂可以改善污水中杂质的分离效果 ，提高污水处理效率。
密封胶
要点一
粘接力增强
硅烷偶联剂可以提高密封胶与基材的粘接力，提高密封效 果。
要点二
耐候性改善
硅烷偶联剂可以改善密封胶的耐候性，使其在各种气候条 件下保持良好性能。
化妆品
皮肤护理
硅烷偶联剂可以改善护肤品中的营养成分的 渗透性和吸收性，提高皮肤护理效果。
同时，硅烷偶联剂还可以改善建筑涂层的表面 性能，提高涂层的抗沾污性和耐擦洗性，使建 筑外观保持整洁美观。
05
硅烷偶联剂在胶粘剂工业中的 应用
热熔胶
热熔胶是一种在加热后会熔化成液态，在冷却后又能够固化 成粘合剂的胶粘剂。硅烷偶联剂在热熔胶中的应用主要是通 过改善其粘附性能和耐热性能，从而提高热熔胶的粘合力。
彩妆持久性
硅烷偶联剂可以提高化妆品如粉底、口红等 的附着力，使妆容更加持久。
THANK YOU
硅烷偶联剂通过与热熔胶中的聚合物分子结合，形成化学键 ，从而提高粘合力。此外，硅烷偶联剂还可以改善热熔胶的 耐热性能，使其在高温环境下仍能保持良好的粘附性能。
压敏胶
压敏胶是一种可以粘附在各种材料表 面上的粘合剂，其特点是可以在常温 下快速粘合，并且不需要加热或加压 。硅烷偶联剂在压敏胶中的应用主要 是提高其粘附力和耐久性。
橡胶材料
01
硅烷偶联剂在橡胶材料中主要 起到补强、增粘和抗老化等作 用，提高橡胶材料的力学性能 、耐热性、耐油性和耐候性。
02
通过硅烷偶联剂的引入，橡胶 材料可以与多种填料和助剂进 行良好的结合，优化橡胶制品 的性能。
03
硅烷偶联剂在橡胶复合材料中 发挥重要作用，可以提高复合 材料的界面粘结力和整体性能 。
偶联剂和偶联剂在填料中的应用
五、复合偶联剂
（1）铝钛复合偶联剂
铝钛复合偶联剂是以铝代替了部分作为偶联剂的中心原子，减少 了偶联剂价格较高的钛的含量，使成本得以降低。它兼具钛系、铝系 偶联剂的特点，偶联效果优于单一的钛酸酯、铝酸酯以及两者简单的 混合物。
（2）铝锆酸酯偶联剂
该类偶联剂是含铝、锆元素的有机络合物的低聚合物，铝锆酸脂类偶 联剂具有以下特点： a)价格低，其价格为硅烷偶联剂的一半左右； b)应用效果好，具有良好的水解稳定性； c)热稳定性好，可耐热到300℃；
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。
四、其它偶联剂
（一）铝酸酯偶联剂
由福建师范大学于1985年研制，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。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，价格仅为钛 酸酯偶联剂的一半。 铝酸酯偶联剂的用量一般为复合材料填料量的0.3%～1.0%。对于注 塑或挤出成型的塑料硬制品，为填料的1.0%左右，其他工艺成型制 品、软制品及发泡制品，用填料量的0.3%～0.5%。高比表面的填料 如氢氧化铝、氢氧化镁、白碳黑可用1.0%～1.3%。
（二）锆类偶联剂
锆类偶联剂是美国卡维东化学公司于1983年开发成功的一类偶联剂。 锆类偶联剂不仅可以促进无机物和有机物的结合，而且还可以改善填 料体系的性能。 它的特点是能显著降低填料体系的黏度，它可以抑制填充粒子间的相 互作用，降低填料体系的黏度，从而可提高体系的分散性和增加填充 量。
硅烷偶联剂 PPT课件
底面法 直接加入法
硅烷偶聯劑特別在改性白炭黑后，可提高白炭黑表面疏水性，明顯改善 它對橡膠的補強性能，從而擴展了白炭黑的應用領域，提高了它的使用價值。
在使用白炭黑的膠料中，加適量硅烷偶聯劑，其膠料結合膠、定伸應力、 拉伸強度、撕裂強度、動態模量及耐磨性能提高；而膠料粘度、硫化時間、 伸長率、壓縮永久變形、滯後損失減少。所以在輪胎中使用白炭黑時加硅烷 偶聯劑，可取得低滾動阻力（低生熱)、良好抓著性能和高耐磨性能之間的 最佳平衡。
作用，最终搭起无机填料与有机物之间的桥梁。
表面浸润理论
理论认为硅烷偶联剂提高了玻璃纤维或其他无机材料的表面张力，甚至使其 大于树脂基体的表面张力，从而有利于树脂在无机物表面的浸润与展开，改 善了树脂对无机增强材料的润湿能力，使树脂与无机增强材料较好地黏合在 一起。
变形层理论
理论认为硅烷偶联剂在界面中是可塑的，它可以在界面上形成一个大于 10nm的柔性变形层，这个变形层具有遭受破坏时自行愈合的能力，不但能够 松弛界面的预应力，而且能阻止裂纹的扩展，故可改善界面的黏合强度。
硅烷偶联剂
一、硅烷偶联剂定义与结构
硅烷偶联剂定义
硅烷偶联剂又名硅烷处理剂、底涂剂，是一类在分子中同时含有两种不同化学性质 基团的有机硅化合物,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。
硅烷偶联剂结构
结构通式为YnSiX（4-n）； 1.通式中n为0～3的整数；
2. X为可水基团，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，
285
290 255 259 234 192 212 217
二、硅烷偶联剂的作用机理
化学键理论（最古老却又是迄今为止被认为是比较成功的一种理论）
复合材料中偶联剂的应用
复合材料中偶联剂的应用复合材料中的偶联剂是用于增强基质和填料之间的黏结力，以提高复合材料的力学性能的一种添加剂。
偶联剂的应用可以改善复合材料的强度、韧性、耐热性和耐腐蚀性等性能，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑和电子等行业。
首先，偶联剂可以改善复合材料的界面黏结强度。
由于复合材料是由两个或多个不同的材料组成，界面之间容易产生应力集中，导致界面黏结弱化。
偶联剂的引入可以增加基质和填料之间的化学键和物理吸附力，提高界面的相容性和黏结强度，从而增加整体材料的强度和耐久性。
其次，偶联剂可以改善复合材料的热和阻燃性能。
一些偶联剂可以在填料和基质之间形成交联结构，提高复合材料的热稳定性和阻燃性能。
偶联剂的加入可以减少填料在复合材料中的迁移和溶解，提高填料在高温下的稳定性，降低材料的热膨胀系数，提高复合材料的耐热性。
再次，偶联剂可以改善复合材料的机械性能。
复合材料由于填料和基质之间的界面强度不高，往往会导致力学性能的下降。
偶联剂的引入可以增加填料和基质之间的黏合力，提高材料的强度、刚度和韧性。
偶联剂还可以改善材料的力学性能的温度依赖性，提高材料在高温或低温环境下的力学性能。
此外，偶联剂还可以改善复合材料的耐腐蚀性能。
一些偶联剂可以在填料和基质之间形成化学键或物理吸附力，抑制填料中的金属离子释放，减少填料的腐蚀。
偶联剂的引入可以提高材料的耐化学腐蚀性能，延长复合材料的使用寿命。
总之，偶联剂在复合材料中的应用可以改善界面黏结强度、提高复合材料的热和阻燃性能、改善机械性能和耐腐蚀性能。
随着科技的不断发展，对复合材料性能的要求也越来越高，偶联剂的研究和应用也将得到进一步的深化和拓展。
偶联剂在常用树脂与填料配方体系中
偶联剂在常用树脂与填料配方体系中偶联剂是一种广泛应用于合成树脂和填料配方体系中的化学品。
它们可以起到优化物性、改善加工性能和增强材料结构的作用。
在常用树脂与填料配方体系中，偶联剂的应用有以下几个方面：
1.偶联剂与树脂的配对：在合成树脂中，偶联剂的主要作用是改变树脂的性能，增强其物理和化学性能。
例如，在聚酯树脂中，偶联剂可以与树脂中的羟基或酸酐基团发生反应，形成酯键，从而提高树脂的热稳定性和机械性能。
在环氧树脂中，偶联剂可以与树脂中的氢氧基团结合，形成醚键，提高树脂的附着力和耐蚀性。
2.偶联剂与填料的配对：在填料的配方体系中，填料的表面通常具有一定的活性，可以与偶联剂发生反应。
通过与填料的表面反应，偶联剂可以将填料与树脂之间的界面结合得更加紧密，提高填料的分散性和增强树脂与填料之间的相互作用。
这种偶联效应可以改善填料增强型复合材料的力学性能和导电性能。
3.偶联剂的选择与优化：在常用树脂与填料配方体系中，选择适合的偶联剂对于材料的性能以及加工过程都有重要影响。
偶联剂的选择应考虑到树脂和填料的性质，如化学结构、功能基团和表面性质。
另外，在配方优化过程中，需要考虑偶联剂的用量、反应条件和适应性等因素。
总之，偶联剂在常用树脂与填料配方体系中起着至关重要的作用。
它们可以改善材料的力学性能、导电性能和热稳定性，提高材料的加工性能和使用寿命。
在实际应用中，合理选择和优化偶联剂的用量和反应条件，可以实现最佳的效果，进一步推动树脂与填料配方体系的发展和应用。
硅烷偶联剂处理填料工艺
硅烷偶联剂处理填料工艺填料是一种广泛应用于化工、制药、冶金等领域的重要材料。
然而，填料在一些特定的工艺条件下，容易出现固液分层、颗粒聚集等问题，影响了填料的均匀性和流动性。
为了解决这些问题，硅烷偶联剂被引入到填料的处理工艺中，以改善填料的性能和质量。
硅烷偶联剂是一种具有特殊结构的有机硅化合物，其分子结构中同时含有有机基团和硅氧键。
硅烷偶联剂能够在填料表面形成化学键，将填料颗粒之间进行交联，从而提高填料的强度和稳定性。
同时，硅烷偶联剂还能够改善填料的润湿性和分散性，使填料与基体材料更好地结合，提高填料的使用效果。
在填料处理工艺中，硅烷偶联剂的选择非常重要。
不同的填料材料和工艺条件需要选择不同类型的硅烷偶联剂。
常见的硅烷偶联剂包括硅烷基氯化物、硅烷醇等。
硅烷基氯化物通常适用于填料表面含有活性氢原子的材料，如活性氢基团的聚合物填料。
硅烷醇则适用于填料表面含有羟基的材料，如氧化铝填料。
根据填料的特性和工艺要求，合理选择硅烷偶联剂可以最大限度地发挥其优势。
填料处理工艺中，硅烷偶联剂的使用方法也需要注意。
通常情况下，硅烷偶联剂需要与填料充分混合，使其均匀分散在填料表面。
可以通过浸渍、喷涂、拌和等方法将硅烷偶联剂与填料进行接触和反应。
同时，还需要注意硅烷偶联剂的用量控制，过多或过少的使用都可能影响填料的性能。
因此，在填料处理工艺中，合理控制硅烷偶联剂的用量和混合方法，是保证填料质量和性能的关键。
除了硅烷偶联剂的选择和使用方法外，填料处理工艺中还需要考虑其他因素的影响。
首先，填料的表面处理也是影响填料性能的重要因素之一。
在硅烷偶联剂处理之前，可以通过酸洗、碱洗等方法对填料表面进行预处理，去除表面的杂质和氧化物，提高填料与硅烷偶联剂的反应效果。
其次，填料处理的工艺条件也会对填料性能产生影响。
温度、pH值、反应时间等参数的控制都需要根据具体的填料材料和硅烷偶联剂的特性来确定，以保证最佳的处理效果。
总结起来，硅烷偶联剂在填料处理工艺中起着重要的作用。
第九章 偶联剂ppt课件
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9.1.2偶联剂的作用机理
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：化学键合和物理吸附理论等。
其中化学键合理论是最早却又是迄今为止被 认为是比较成功的一种理论。
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第九章 偶联剂
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1
9.1 概述 9.2 偶联剂的合成 9.3 偶联剂的应用
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2
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。
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1．化学键合理论
该理论认为偶联剂含有一种化学官能团，能与 玻璃纤维表而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，偶联剂还含有至少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。
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例如氨丙基三乙氧基硅烷NH2CH2CH2 – CH2Si(OC2H5)3，当用它首先处理无机填料时 (如玻璃纤维等)，硅烷首先水解变成硅醇，接 着硅醇基与无机填料表面发生脱水反应，进
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。
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3
无机填料和高聚物分子之间缺乏亲和性，仅 仅起到增量的作用。
大量填充无机填料而导致聚合物复合材料的 粘度显著提高，使材料的加工性能受到影响。
另外，由于填料与聚合物之间混合不均匀， 且粘合力弱，制品的力学性能降低，因此大量 填加廉价无机填料的方法具有一定的局限性。
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三、钛酸酯偶联剂
1、化学结构通式
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R基可与无机填料表面的羟基反应，形成偶联剂的单分子 层，从而起化学偶联作用。
②整体掺合法（同时法）
在有机基体与无机填料混合的过程中，同时加入硅烷偶联剂原液， 然后进行成型加工或经高剪切混合挤出、切粒制成母料。
特点：填料不必预处理，硅烷偶联剂的浓度也可任意调整，并且可 以一步完成复合材料制品的配料。但要得到与预处理法相同的处理效 果，必须使用三倍于预处理法的硅烷偶联剂。
有机基体官能基不同，与硅烷偶联剂的反应速度也不同。例如聚氨 酯与氨基硅烷的反应速度就比环氧基与氨基硅烷的反应速度快。
偶联剂及偶联剂在填料中的应用文稿演示
偶联剂及偶联剂在填料中的应 用
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。
b.湿式法 首先将偶联剂配成溶液或水相乳浊液，然后将无机填料加入其 中充分搅拌，最后经加热烘干即得活性填料。
c.喷布法 在无机填充剂经干燥后，再将硅烷偶联剂喷布其上，由于适用 范围有限，且无法获得均一附着，故该种方法的应用受到限制。
硅烷偶联剂用量
实际应用中真正起偶联作用的是少量的偶联剂所形成的单 分子层。
4、使用方法
硅烷偶联剂的使用方法应针对应用对象不同而异，使用方 法大体可分两种：预处理法和整体掺合法。
①预处理法
本法大致可分为干式法、湿式法和喷布法，但无论哪种方法都是将 硅烷偶联剂均匀地包覆在填料的表面。
a.干式法 将无机填料加入高速捏合机中进行搅拌，边搅拌边将硅烷偶联 剂的醇水溶液，或有机溶液，或水溶液加入，使之均一分散后，干燥 即可。由于可短时间内大量处理，故为常用的方法。
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。
此外，酸碱性对硅烷上的有机官能团也有影响，例如在碱性条件下，环 氧硅烷易开环，而甲基丙烯酰氧基硅烷在碱性或酸性条件下都可能生成 游离的甲基丙烯酸，使用时应注意这些不利影响。
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。
二、硅烷联剂
1、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，与无机物表面有较好的反应性 。可为：烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等。其中，最常用 的为甲氧基和乙氧基。
炭黑纳米复合材料
未加偶联剂
加硅烷偶联剂
从图中，可以看 到，偶联剂的加入， 可以明显改善两种物 质间的界面作用，以 及改善分散性。
2、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。
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。
KH560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 )
C H 2-C H C H 2O C 3H 6Si(O C H 3)3
O
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、填充型或增强型热固性树脂、玻璃 纤维胶粘剂和用于无机物填充或玻璃增强的热塑料性树脂等。
无机端水解后与无机物界面反应，有 机端则与有机界面进行作用，因而改 进了复合材料组分间的作用。
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。
5、应用
• 硅烷偶联剂可用于许多无机填料，其中在含硅酸成分多 的玻璃纤维、石英粉及白碳黑中效果最好，在陶土和水合 氧化铝中次之，对不含游离水的碳酸钙效果欠佳。
•硅烷偶联剂的有机基对聚合物的反应有选择性，例如氨基 可与环氧树脂、酚醛树脂、尼龙、乙烯基聚合物或一些热 固性弹性体反应，但一般硅烷偶联剂上的有机基与聚乙烯、 聚丙烯、聚苯乙烯、ABS树脂等聚合物缺乏足够的反应性， 在这些体系中偶联效果差。
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。
A-151(乙烯基三乙氧基硅烷 )
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。 主要用于聚乙烯交联；不饱和聚酯、聚乙烯、聚丙烯树脂等玻璃纤维 增强塑料的玻纤表面处理；合成特种涂料；粘接剂；电子元器件的表 面防潮处理；无机含硅填料的表面处理等；也用于复合玻璃中间层的 表面处理。