钛酸酯偶联剂TC
偶联剂的种类和特点及应用[资料]
偶联剂的种类和特点及应用偶联剂的种类和特点及应用偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂,主要用作高分子复合材料的助剂。
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。
偶联剂的种类繁多,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、酯的偶联剂等,目前应用范围最广的是硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。
1 硅烷偶联剂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(DowCorning)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。
我国于20世纪60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[1]。
钛酸酯偶联剂简述
钛酸酯偶联剂是70年代后期由美国肯利奇石油化学公司开发的一种偶联剂。
对于热塑型聚合物和干燥的填料,有良好的偶联效果;这类偶联剂可用通式:ROO(4-n)Ti(OX-R’Y)n (n=2,3)表示;其中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;OX-可以是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等,这些基团很重要,决定钛酸酯所具有的特殊功能,如磺酸基赋予有机物一定的触变性;焦磷酰氧基有阻燃,防锈,和增强粘接的性能。
概述亚磷酰氧基可提供抗氧、耐燃性能等,因此通过OX-的选择,可以使钛酸酯兼具偶联和其他特殊性能;R’-是长碳键烷烃基,它比较柔软,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,可以与有机物进行化学反应而结合在一起。
应用在塑料行业,可使填料得到活化处理,从而提高填充量,减少树脂用量,降低制品成本,同时改善加工性能,增加了制品光泽,提高了质量。
应用应用在橡胶行业,对填料改性可起补强作用,可减少橡胶用量和防老剂用量,提高制品耐磨强度和抗老化能力,其光泽也得到显著提高。
应用在涂料行业,可增大颜料填料量,分散性能提高,具有防沉效果,可防发花,漆膜强度得到提高,色泽鲜艳,还具有催干特性,对烘漆还可以降低烘烤温度和缩短烘烤时间。
应用在颜料行业,可使颜料分散性得到显著改善。
可缩短研磨分散时间、使制品色泽鲜艳。
应用在造纸行业,使碳酸钙或滑石粉分散性得到提高,流失损耗大为减少,并提高其填充量,增强纸张强度,改善纸张印刷性能等。
应用在油田行业,可提高压裂液的成胶性能,耐热温度及井下深度和渗透性能,对提高石油采收率效果显著。
应用在磁材料工业,使磁粉分散性得到显著改善,与带基或载体的亲和性增强,从而提高了其充填量,使磁密度增大,磁信号得到显著提高。
总之,由于钛的特殊结构,因而有多种独特的功能。
钛酸酯偶联剂系列
钛酸酯偶联剂系列异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯一、化学名: 异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯二、英文名: Isopropyl dioleic(dioctylphosphate) titanate三、CAS 编号: 61417-49-0四、分子式: C55H111O9Ti五、结构式:六、分子量:963.0七、物化性质: 本品为无毒无腐蚀性液体,外观为酒红色粘稠液体。
构成复合型单烷氧基类钛酸酯技术指标密度≥0.950 g/c;粘度90±15%m/s;折光率N 1.478±0.005:闪点(开口)≥65℃; PH值4.5±0.5分解温度>240℃(与填料解决后分解温度300℃以上)。
UP-101与弱极性材料兼容性好,因此合用于非极性或弱极性聚合物,如:PE、PP等,以提高复合材料旳机械强度及其他性能。
可溶于有机溶剂(如:异丙醇、二甲苯、甲苯、DOP、矿物油),遇水水解。
八、用途: 本品重要用于解决碳酸钙、滑石粉等无机填料,改善无机填料与树脂旳兼容性,从而改善非极性或弱极性聚合物,如:PE、PP 等复合材料制品旳机械性能、加工性能,可提高复合材料旳热稳定性,实现高填充。
用本品解决过旳无机填料用于涂料中,可减少体系粘度、提高无机填料填充量。
用于磁记录材料和橡塑磁性材料,磁粉经它解决后,可改善其在基材上旳分散以及对聚合物旳粘合,使磁记录材料有较好旳流动性、可涂性、高剪切强度、不易脱落,且韧性好。
九、注意事项: 填料预解决后,若出料寄存,应注意散热(搅拌热)以免填料受热性能下降。
本品非螯合型,不可与水接触,否则失效。
但填料中游离水份无影响。
十、包装:25KG或200KG塑料桶装。
十一、贮存: 密封储存于阴凉、干燥通风处,避光、隔热。
异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯英文名: Isopropyltri(dioctylphosphate) titanateCAS编号: 65345-34-8分子式:C51H109O13P3Ti结构式:分子量:1070.0物化性质: 本品为米黄色粘稠液体,密度(ρ20℃)1.01g/㎝3,可溶于异丙醇、苯、甲苯、二甲苯等有机溶剂,易水解,与增塑剂DOP反映,分解温度260℃。
钛酸酯偶联剂配方组成,钛酸酯偶联剂生产工艺
钛酸酯偶联剂配方成分分析,生产工艺及技术应用导读:本文详细介绍了钛酸酯偶联剂的研究背景,偶联机理,使用方法等,如需更详细资料,可咨询我们的技术工程师。
禾川化学引进国外配方破译技术,专业从事钛酸酯偶联剂成分分析、配方还原、配方开发,为偶联剂相关企业提供整套技术解决方案一站式服务;一、背景钛酸酯偶联剂是近十年来迅速发展并广泛应用于许多生产领域的一类新颖化工助剂,常见钛酸酯偶联剂有单烷氧基脂肪酸型、磷酸酯型、螯合型和配位体型四类;钛酸酯偶联剂的应用为高分子合成材料的无机填充开辟了新的途径,用钛酸酯偶联剂处理过的无机物是亲水和亲有机物的,它广泛应用于聚烯烃类树脂和合成橡胶等高分子材料中;将钛酸酯偶联剂加入聚合物中可提高材料的冲击强度,填料添加量可达50%以上,且不会发生相分离。
用钛酸酯类偶联剂活化的炭黑、SiO2、CaCO3、金属氧化物添加到热塑性塑料和橡胶中,可降低体系粘度,改善韧性和机械性能。
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无机填料经过偶联剂处理后, 表面与偶联剂亲无机一端的化学键作用而达到有机包覆, 紧密地把无机颜料、填料和有机高分子材料连接起来, 充分发挥每个钛酸酯分子的作用, 增加了和有机高分子基料的相容性,降低界面的自由能, 从而有利于粉体聚集体被有机高分子基料所润湿和分散2.2钛酸酯偶联剂使用方法1)混合法:就是把聚合物、填料或颜料及其它助剂和偶联剂直接混合,此法比较简便,不用增加设备和改变原加工工艺,缺点是分散不够理想, 因其它助剂与偶联剂会有竞争反应。
偶联剂作用机理与特点
偶联剂作用机理与特点了解钛酸酯结构和性能的关系,可以帮助你正确选用各类品种。
四价元素是最好的分子建筑者,例如四价钛碳---构成了生命的基础。
同样钛化学表明,四价钛可以使化学家们合成出各种分子类型的钛酸酯作为偶联剂,它们除了能为不同的填充剂和聚合物体系提供良好的偶联作用外,还显示其它各种功能。
钛酸酯偶联剂的分子可以划分为六个功能区,它们在偶联机制中分别发挥各自的作用。
六个功能区如下图所示:功能区①(RO)m -起无机物与钛偶联。
钛酸酯偶联剂通过它的烷氧基直接和填料或颜料表面所吸附的微量羧基或羟基进行化学作用而偶联。
由于功能区①基团的差异开发了不同类型偶联剂,每种类型对填料表面的含水量有选择性,各类型特点:1、单烷氧基型;单烷氧基钛酸酯在无机粉末和基体树脂的界面上产生化学结合,它所具有的极其独特的性能是在无机粉末的表面形成单分子膜,而在界面上不存在多分子膜。
因为依然具有钛酸酯的化学结构,所以在过剩的偶联剂存在下,使表面能变化,粘度大幅度降低,在基体树脂相由于偶联剂的三官能基和酯基转移反应,可使钛酸酯分子偶联,这就便于钛酸酯分子的变型和填充聚合物体系的选用。
该类偶联剂(除焦磷酸型外)特别适合于不含游离水,只含化学键合水或物理键合水的干燥填充剂体系,如碳酸钙、水合氧化铝等。
2、单烷氧基焦磷酸酯型:该类钛酸酯适合于含湿量较高的填充剂体系,如陶土、滑石粉等,在这些体系中,除单烷氧基与填充剂表面的羟基反应形成偶联外,焦磷酸酯基还可以分解形成磷酸酯基,结合一部份水。
3、配位型:可以避免四价钛酸酯在某些体系中的副反应。
如在聚酯中的酯交换反应,在环氧树脂中与羟基的反应,在聚氨酯中与聚醇或异氰酸酯的反应等。
该类偶联剂在许多填充剂体系中都适用,有良好的偶联效果,其偶联机理和单烷氧基型类似。
4、螫合型:该类偶联剂适用于高湿填充剂和含水聚合物体系,如湿法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸铝、水处理玻璃纤维、灯黑等,在高湿体系中,一般的单烷氧基型钛酸酯由于水解稳定性较差,偶联效果不高,而该型具有极好的水解稳定性,在此状态下,显示良好的偶联效果。
钛酸酯偶联剂表面改性硬石膏粉的研究
为填料 填充 到树 脂 中去,不但 可 以 降低 成本 ,还 可 以改善 制 品的硬 度 、弹性 模 量、尺 寸稳定 性 和热变 形 温 度。但 硬石 膏 是亲 水疏油 性 的,与 基体树 脂界 面缺乏 亲 和性, 直接添 加则 往往 导致 冲击 强度 、拉 伸强 度等 力学 性能 下 降及加 工性能 变 差,所 以在 作
h d o h l oh d o h b c y r p ii t y r p o i ;S c EM h t g a h e e e o o a i i t fmo ii d a h d i wd rwi VC. p o o r p sr v a d g o c mp t l y o d f n y rt p l d b i e eo e t P h
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硬石膏是天然产出的硫酸盐矿物, 国硬石膏 我 资源相当丰富, 约占石膏资源总量的4 %~0 硬 2 6 %。 石膏作 为石膏 的 一种,是 Ⅱ型 无水 石膏 ,主要化 学 成分是 C S 4 a O ,有时掺杂有少量二水石膏、碳酸盐 或 黏土 等杂 质。硬 石膏 作 为无机 粉体 的 一种可 以作
钛酸酯偶联剂改性牡蛎壳微粉对聚丙烯性能的影响
Ef fe c t o f Ti t a na t e Co upl i n g Age nt Mo di ie f d Oys t e r She l l Po wde r o n Pr o pe r t i e s o f PP
Zh a o J u a n , Ya n gNa i d e , Ni L i y o n g , W uF e n g , Wa n gGu i
钛 酸 酯 偶联 剂 改性 牡 蛎 壳微 粉 对 聚 丙烯 性 能 的影 响 ★
赵 娟 , 杨 耐德 , 倪利 勇 , 吴 峰 , 王贵
( 1 . 广东 海 洋 大 学工 程 学 院 , 广东 湛 江 5 2 4 0 2 4; 2 . 电子 科 技 大 学 中 山学 院 , 广东中山 5 2 8 4 0 2 )
c o mp o s i t e wa s p r e p a r e d b y me a n s o f me l t b l e n d i n g . f o u r i e r t r a n s f o r m i n f r a r e d s p e c t r o me t e r , e l e c t e o n i c u n i v e r s a l t e s t i n g ma c h i n e nd a s c a n n i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p y we r e u s e d t o c o mp ra a t i v e l y a n a l y z e t h e e f f e c t o f he t mo d i i f e d a n d u n mo d i i f e d o y s t e r s h e l l p o wd e r o n t h e p r o p e r t i e s a n d mi c r o s t r u c t u r e o f t h e c o mp o s i t e s . I t s h o w t h a t mo d i i f e d o ys t e r s h e l l p o wd e r c o u l d i mp r o v e t h e i n t e r f a c i a l c o mp a t i b i l i t y b e t we e n o y s t e r s h e l l p o wd e r a n d P P ma r t i x a n d t h e d i s p e r s i o n o f o y s t e r s h e l l p o wd e r i n P P ma t r i x . T h u s t h e t e n s i l e s r t e n g t h nd a n o n - n o t c h e d i mp a c t s r t e n g t h o f t h e c o mp o s i t e s a r e e n h nc a e d v a r i o u s l y . Ke y wo r d s: o y s t e r s h e l l p o wd e r; p o l y p r o p y l e n e; mo d i f i c a t i o n; t i t a n a t e c o u p l i n g a g e n t; c o mp o s i t e s
钛酸酯偶联剂在硬PVC填充塑料中独霸技巧
钛酸酯偶联剂在硬PVC填充塑料中独霸技巧1偶联剂是提高高分子复合资料机能的要害助剂,及下降高分子复合材料本钱的幻想辅料。
偶联剂作为无机填料的改性剂,改良了填料与树脂的相容性,填料更易疏散在树脂中,下降了熔融粘度,改良了加工机能,进步了出产效力,削减了机械磨损,对实现高填充起着主要感化,同时削减树脂用量,下降了出产本钱。
今朝,产业上利用的偶联剂依照化学构造可分为硅烷类偶联剂,钛酸酯偶联剂,铬体系偶联剂,锆铝体系偶联剂,铝酸酯偶联剂及铝钛复合偶联剂等。
钛酸酯偶联剂是今朝利用很广的一类偶联剂,尤其在PVC填充塑中适用价值最好。
本文迁就钛酸酯偶联剂在硬PVC填充塑猜中利用技巧作一些切磋。
2偶联剂概述偶联剂是在无机资料和有机资料或者两者分歧的有机资料复合体系中,能经由过程化学感化把二者结合起来,或者能经由过程化学反映,使二者的亲和性获得改良,从而进步复合资料功效的物资。
其分子中的一部份基团可与无机物概况的化学基团反映,形成强固的化学键,另一部门基团则有亲有机物的性质,可与有机分子反映或物理环绕纠缠,从而把两种性质不大雷同的资料坚固联合起来,也就是把无机资料(填充剂)与高分子资料(PVC树脂)的界面衔接起来。
钛酸酯偶联剂是美国Ke nrich公司于1975年开辟的一类新型偶联剂,它具有奇特构造,对热塑性聚合物与干燥填充剂有杰出的偶联效能。
3钛酸酯偶联剂分类依据分子构造与填充剂概况的偶联机理,钛酸酯偶联剂可分为四种基础类型。
2.1 单烷氧基型该类偶联剂特殊合适于不含游离水,只含化学键含水或物理键含水的干燥填料体系,如碳酸钙、水合氧化铝等。
典范品种为三异硬脂酸钛酸异丙酯(TTS ),也是今朝利用最普遍的钛酸酯偶联剂。
2.2单烷氧基焦磷酸酯基型该类偶联剂合适于湿含量较高的填充体系,如陶土、滑石粉等。
在这些体系中,除单烷氧基与填料概况的羟基反映形成偶联外,焦磷酸酯基还可分化形成磷酸酯基,联合一部份水。
这类偶联剂的典范品种是三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯(TTOPP -38 S、KR -38 S )2.3螯合型该类偶联剂合适于高温填料和含水聚合物体系,如湿法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸铝、炭黑等。
涂料油墨助剂—硅烷偶联剂-钛酸酯偶联剂
涂料油墨助剂—硅烷偶联剂,钛酸酯偶联剂偶联剂是一种可以把两种不同性质的物质通过化学或物理作用结合起来的一种改善型助剂,在复合材料中应用较为广泛。
偶联剂的亲无机基团与填料表面结合,亲有机基团与高分子树脂缠结或反应,利用其特有的分子桥性能使表面性质相差很大的无机填料与高分子材料相容,从而大大提高复合材料的物理性能、电性能、热性能、光性能等。
生产中常用的几类偶联剂按其中心原子的不同,主要分为硅烷类、钛酸酯类、铝酸酯类等。
硅烷偶联剂是由硅氯仿(HSiCI3)和带有反应性基团的不饱和烯烃在铂氨酸催化下加成,再经醇解而得。
1、偶联剂应用机理:偶联剂和表面活性剂的区别:在涂料制造过程中,需要将属于亲水的极性物质颜、填料分散到属于疏水的非极性物质有机基料中去。
为了增加无机物与有机高分子之间的亲合性,一般要用偶联剂或其它表面活性剂等处理无机物的表面,使它由亲水变为疏水性,从而促进无机物和有机物之间的界面结合。
偶联剂和表面活性剂在分子结构和应用性能方面有些相似,但也有差别。
二者都是由亲水和疏水两种基团组成。
表面活性剂通过分子中亲水基团定向吸附在无机颜、填料表面形成单分子层,这是一种物理吸附现象,从而提高颜填料在基料中的分散性和润湿性,因此仅是物理吸附,所以表面活性剂有迁移现象影响光泽,外观和附着力。
偶联剂是通过化学反应和无机颜填料表面进行偶联结合并和高分子基料进行交联,把两种不同性质的物质结合起来,起桥梁作用,从结合强度,提高颜、填料在基料中的分散程序以及降低界面自由能的幅度,偶联剂都大大胜过表面活性剂。
硅烷偶联剂由于其特殊的的结构组成,被成功用于黏结促进剂、表面处理剂已经几十年了现在硅烷偶联剂已经逐渐成为涂料、油墨系统中不可缺少的组成份。
无论是作为添加剂或单独涂层底漆,都会赋予涂料、油墨绝佳的性能。
硅烷偶联剂是拥有双官能基团的分子结构,可用通式表示为Y(CH2)nSiX3,其中Y表示烷基、苯基以及乙烯基、环氧基、氨基、巯基等有机官能团,常与涂料基体树脂中的有机官能团发生化学结合;X表示氯基、甲氧基、乙氧基等,这些基团易水解成硅醇而与无机物质(玻璃、硅石、金属、粘土等)表面的氧化物或羟基反应,生成稳定的硅氧键。
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。
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。
偶联剂简介——精选推荐
偶联剂偶联剂(coupling agent):能提高树脂与固体表面黏合强度的助剂。
常用的偶联剂有硅烷、钛酸酯、磷酸酯、铬络合物等类型。
在塑料配混中,改善合成树脂与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂。
又称表面改性剂。
它在塑料加工过程中可降低合成树脂熔体的粘度,改善填充剂的分散度以提高加工性能,进而使制品获得良好的表面质量及机械、热和电性能。
其用量一般为填充剂用量的0.5~2%。
偶联剂一般由两部分组成:一部分是亲无机基团,可与无机填充剂或增强材料作用;另一部分是亲有机基团,可与合成树脂作用。
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,改善了界面状态,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)。
钛酸酯偶联剂系列
钛酸酯偶联剂系列异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯一、化学名: 异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯二、英文名: Isopropyl dioleic(dioctylphosphate) titanate三、CAS 编号: 61417-49-0四、分子式: C55H111O9Ti五、结构式:六、分子量:七、物化性质: 本品为无毒无腐蚀性液体,外观为酒红色粘稠液体。
组成复合型单烷氧基类钛酸酯技术指标密度≥0.950 g/c;粘度90±15%m/s;折光率N ±:闪点(开口)≥65℃; PH值±分解温度>240℃(与填料处理后分解温度300℃以上)。
UP-101与弱极性材料兼容性好,因此适用于非极性或弱极性聚合物,如:PE、PP等,以提高复合材料的机械强度及其它性能。
可溶于有机溶剂(如:异丙醇、二甲苯、甲苯、DOP、矿物油),遇水水解。
八、用途: 本品主要用于处理碳酸钙、滑石粉等无机填料,改善无机填料与树脂的兼容性,从而改善非极性或弱极性聚合物,如:PE、PP等复合材料制品的机械性能、加工性能,可提高复合材料的热稳定性,实现高填充。
用本品处理过的无机填料用于涂料中,可降低体系粘度、提高无机填料填充量。
用于磁记录材料和橡塑磁性材料,磁粉经它处理后,可改善其在基材上的分散以及对聚合物的粘合,使磁记录材料有较好的流动性、可涂性、高剪切强度、不易脱落,且韧性好。
九、注意事项:填料预处理后,若出料存放,应注意散热(搅拌热)以免填料受热性能下降。
本品非螯合型,不可与水接触,否则失效。
但填料中游离水份无影响。
十、包装: 25KG或200KG塑料桶装。
十一、贮存: 密封储存于阴凉、干燥通风处,避光、隔热。
异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯英文名:Isopropyl tri(dioctylphosphate) titanateCAS 编号:65345-34-8分子式:C51H109O13P3Ti结构式:分子量:物化性质: 本品为米黄色粘稠液体,密度(ρ20℃)1.01g/㎝3,可溶于异丙醇、苯、甲苯、二甲苯等有机溶剂,易水解,与增塑剂DOP反应,分解温度260℃。
一篇文章带你读懂偶联剂
一篇文章带你读懂偶联剂偶联剂: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。
3.KH560(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷)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。
1、钛酸酯偶联剂化学结构通式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。
-O-基:能发生各种类型的酯基转化反应,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EP中的羟基发生酯化反应。
X:与钛氧键连接的原子团,或称黏结基团,决定着钛酸酯偶联剂的特性。
可为:烷氧基、羧基、硫酰氧基、磷氧基、亚磷酰氧基、焦磷酰氧基等。
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。
钛酸偶联剂2、分类1)单烷氧基型2)单烷氧基焦磷酸酯型3)螯合型4)配位体型3、作用机理钛酸酯偶联剂的作用机理较为复杂,但它的多功能性与一剂多用的特征十分引人注目。
①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,形成化学键合。
另外三个有机长链可与聚合物分子发生缠绕,这样就将聚合物与填料紧密地结合在一起。
单烷氧基钛酸酯在填料表面形成的是单分子层,而不是像硅烷偶联剂那样形成多分子层。
偶联剂简介
偶联剂偶联剂(coupling agent):能提高树脂与固体表面黏合强度的助剂。
常用的偶联剂有硅烷、钛酸酯、磷酸酯、铬络合物等类型。
在塑料配混中,改善合成树脂与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂。
又称表面改性剂。
它在塑料加工过程中可降低合成树脂熔体的粘度,改善填充剂的分散度以提高加工性能,进而使制品获得良好的表面质量及机械、热和电性能。
其用量一般为填充剂用量的0.5~2%。
偶联剂一般由两部分组成:一部分是亲无机基团,可与无机填充剂或增强材料作用;另一部分是亲有机基团,可与合成树脂作用。
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,改善了界面状态,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)。
偶联剂比较
常见偶联剂与钛酸酯偶联剂对比
以下是目前市场上常见的几种偶联剂产品。
1、硅烷偶联剂
2、钛酸酯偶联剂
3、铝酸酯偶联剂
4、锆酸酯偶联剂
5、铝钛复合系列
6、其它系列(硼酸型、铝锆复合型等)
一、硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂的比较:
硅烷类偶联剂仅对含硅元素的填料有效,而钛偶联剂则对多种填料均适用,同时对适用树脂范围也广,而且它的作用并不限于使复合材料的强度提高,还能赋于一定程度的挠屈性,详情见表1,2,3 。
表1.1 钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的比较
表1.2 钛酸酯和硅烷化学结构的比较
表1.3 偶联剂应用于填料效果的比较
二、钛酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂与铝酸酯偶联剂的比较
铝的反应活性比钛、锆大,由于活性强的,一般在贮存时也会发生反应,故贮存期短。
锆偶联剂的耐热性大于钛及铝偶联剂。
详情见表1.4
表1.4 钛酸酯、锆酸酯、铝酸酯偶联剂的比较
综合上面的比较,以及目前国内、国外市场广泛应用的多为钛系偶联剂,既销售面广,同时销售量也大,其主要特点如下:
1、使用范围广(塑料、橡胶、涂料、油墨、磁材料、颜料、填充料);
2、品种多(美国肯利奇Kenrich公司公布的便有近六十个牌号,国内目前也有数十个牌号);
3、贮存稳定(如水溶性品种可存放数年);
4、价格适中(绝对低于硅系,略高于铝系)。
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主要成份:焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯,类似美国KR-38S。
是一种颜料、填料的表面活性剂,具有优良的分散效果和对有机与无机的偶联作用。
具有优良的分散效果和阻燃功效.技术指标:外观: 近无色至微黄粘稠液体。
密度: (GB4472-84) D25 1.050 g/cm3粘度: (GB265-70) 25 400±15% mm2/s闪点: (开口)≥70℃。
折光率: ND25 约1.461PH值: (试纸)2左右适用范围:轻、重质碳酸钙、陶土、硅灰石、滑石、粘土、金属氧化物等填料、颜料。
聚烯轻体系;天然胶、合成胶体系;醇酸、丙烯酸体系。
填充母料、增强母料、阻燃母料、橡胶母料。
特点:1. 可增加树脂,橡胶加工中的填料量;2. 可提高制品抗阻燃,改进强度;3. 颜料易研磨,工效高,挤出流动性好;4. 可处理橡塑混合填料;5. 可用于浅色,白色制品,色泽更鲜艳。
用途:提高填料在树脂或橡胶中的用量,提高酞菁类颜料在有机相中的分散及防沉,降低无机物在有机物中体系的粘度,提高有机聚合物对金属、玻璃等无机材料的粘结性,具有阻燃、防沉效果、可替代磷酸二氢铵。
可提高涂料的耐水性。
产品本身耐水性较TTS类好,可用于含湿量较高的填充体系,经处理的陶土、高岭土可在橡胶填充中替代部份炭黑。
用量:为颜料或填料总量的0.5-2.0%,推荐用量为1.0%,最佳使用量请实验确定.用法:经稀释剂稀释后喷洒于高速搅拌状态下的颜料或填料中,续搅5-15分钟,然后投入其它配方,再按原工艺进行.稀释剂---异丙醇、液体石腊、溶剂油等。
塑料业用液体石蜡1:1稀释喷洒于高速捏和机中的填料,续搅5-15分钟(视效果)然后投入树脂及其它助剂按原工艺进行.主要成份:化学名称:钛酸四异丙酯;钛酸异丙酯;四异丙氧基钛;别名:中间体化学式:Ti(i-C3H7O)4该产品是一种有机钛螯合物,产品中约含20%左右自由基异丙醇。
类似于美国杜邦公司的TYZOR TE。
特性:一种黄色有机可燃液体,与水进行水解反应,裂解出异丙醇并生成一种活性羟基螯合物.螯合物在水中能稳定几个月.这中螯合物可与聚合物、碳酸化合物(如纤维素、淀粉、瓜尔树胶等)中的OH或COOH结合。
因此在含水系统中可生成强力凝胶。
TC-NC通过大于350℃的热处理可生成TiO2。
概述:本产品为复合型单烷氧基类钛酸酯,它具有磷酸酯的分散性和钛酸酯的偶联性,它具有磷酸酯的分散性和钛酸酯的偶联性,而且具有优良的表面活性。
在涂料业可替代美国大祥公司的Ten10-70以及德国汉高公司的Texaphor963,而且应用面广,塑料、橡胶中均可大显身手,活化各类颜料、填料。
是颜料的优良表面活性剂,具有显著的分散效果,优其对炭黑分散特点有效,浓色母料的最佳专用助剂。
主要成分:技术指标:外观:深棕色粘稠液体。
密度:D25 约1.05g/cm3粘度:25 600±15% mm2/s折光率:ND25 1.472±0.002闪点:(开口) ≥105℃PH值:(试纸) 2.5±0.5适用范围:浓色母料(聚烯烃体系);一般无机及有机颜料;涂料、橡胶及油墨等。
特点:1. 高速搅拌分散不用外加热;2. 增加颜料的充填量,制品色更浓;3. 分散性提高,加工方便,提高工效;4. 制品色泽鲜艳、光亮、耐老化;5. 涂料、油墨中防发花、防沉、提高附着力。
用途:广泛应用于有机和无机颜料的表面处理。
* 用于塑料浓色母粒制造中,提高颜料的分散性,使制品着色度高,均匀、色泽鲜艳,光泽度好,特别可提高炭黑充填量10%-15%,显著降低黑色母料成本。
* 涂料行业中应用后可提高颜料分散性,使涂料不结皮,不沉淀,还可提高颜料的耐热性,降低烘漆的烘烤温度等。
* 油墨行业中和其他偶联剂复配可提高颜料分散性,使油墨不发花,不沉淀,颜料分散均匀,附着力高。
用量:主要成份:螯合200型钛酸酯,类似美国KR-238S,本品为新型螯合磷酸酯钛偶联剂季胺盐,是目前国内最佳的高性能水溶性钛酸酯偶联剂,应用范围广,效果显著。
对磁粉分散特别有效,也是生产活性钙(轻钙)的最佳助剂。
技术指标:外观:棕色粘稠液体。
密度:D25 ≥1.008 g/cm3粘度:25 1450±20% m/S闪点:(开口)≥100℃折光率:1.487±0.002PH值:(试纸)7±0.5适用范围:磁粉、磁墨、磁带、磁盘、磁芯等磁材料;磁性塑料、磁性橡胶、磁性涂料、磁性油墨、防水涂料或水性涂料、染料、填料;改性。
轻钙生产活性钙的首选助剂。
特点:1. 可使活性钙在橡胶、塑料中高填充,而且性能优越。
2. 可增加磁粉的充填量,提高磁强度。
3. 有利于磁粉、颜料或填料与载体的亲和,提高附着力与强度。
4. 可与水任何比例混溶,既适合水溶性产品,也适用油溶性产品。
5. 本品贮存期长,优于各类偶联剂。
用途:·用来处理含湿量高的填料,如湿法SiO2,湿法轻质CaCO3 ,超细填料等。
·用来处理水性涂料,提高分散性,防沉,提高着色力。
·用于磁性材料,提高磁粉在基材中的密度及分散性,从而提高磁记录仪的容量及质量。
概述:随着我国石油事业的发展,井深不断提高,目前的压裂液已远远不能适应耐高温要求。
为此,石油部建议国家自然科学基金委员会组织开发研究我国新型的耐高温压裂液。
中科院上海有机化学研究所承担研制的TA系列有机钛交联剂,是为耐高温压裂液配套的重要助剂,已在全国各大油田推广应用。
技术指标:外观:棕黄色液体密度:(GB4472-84) D30 约1.06g/cm3PH值:(GB7025-87) 6-8水溶性:(GB6324.1-86) ≥10:1用途:用于田菁胶、瓜尔胶、羧甲基纤维素、CMC 等进行交联。
特点:1、成胶耐高温、抗剪切、携砂能力强;2、破胶彻底、反排率高、减少地质污染;3、水溶性能好,使用方便,性能稳定、存放期长。
用量:压裂液的0.5‰-2‰,最佳用量请根据增稠剂特性所需粘度及地质状况实验确定。
用法:根据各种增稠剂所需要的交联剂要求,配制合适浓度的胶液,再根据所需交联速度及增稠剂特性和最佳成胶状态调节胶液PH值,然后在搅拌状态下,缓慢加入经水稀释的有机钛,以达到交联均匀,上述操作在常温条件下进行。
注意事项:1、成胶速度和最佳状态需要调节胶液PH值。
2、产品有效期自出厂之日起为二年。
钛酸酯交联剂TA-9-2概述:本品类似于英国TILCOM-TET为醇胺钛酸酯,既可作偶联剂也可作交联剂。
技术指标:外观:淡黄色液体密度:D20 约1.06g/cm3PH值:8-10粘度:η20 约100 m/s折光率:约 1.42水溶性:≥ 10:1闪点:(开口)≥ 28℃用途:1. 水性有机硅树脂、聚酯的交联剂,田菁胶、瓜尔胶、羧甲基纤维素、CMC等的交联剂;2. 环氧树脂-SIO2的降粘分散剂;3. 人体皮肤防晒剂(抗紫外线);4. 纤维素乳胶漆的良好触变剂;5. 常温干燥型水溶性树脂、醇酸树脂的催干剂;特点:1、成胶耐高温、抗剪切、携砂能力强;2、破胶彻底、反排率高、减少地质污染;概述:随着我国石油事业的发展,井深不断提高,目前的压裂液已远远不能适应耐高温要求。
为此,石油部建议国家自然科学基金委员会组织开发研究我国新型的耐高温压裂液。
中科院上海有机化学研究所承担研制的TA系列有机钛交联剂,是为耐高温压裂液配套的重要助剂,已在全国各大油田推广应用。
技术指标:外观:棕黄色液体密度:(GB4472-84) D20 约1.20g/cm闪点:(GB267-88) 开口约20℃PH值:(GB7025-87) 6-8水溶性:(GB6324.1-86) ≥10:1用途:用与田菁胶、瓜尔胶、羧甲基纤维素、CMC等进行交联。
特点:1、耐高温、抗剪切、携砂能力强;2、破胶彻底、反排率高、减少地质污染;3、水溶性好,使用方便,性能稳定、存放期长;用量:压裂液的0.5-2‰,最佳用量请根据增稠剂特性所需粘度及地质状况实验确定。
用法:根据各种增稠剂所需要的交联要求,配制合适浓度的胶液,再根据所需交联速度及增稠剂特性和最佳成胶状态调节胶液PH值,然后在搅拌状态下,缓慢加入经水稀释的有机钛,以达到交联均匀,上述操作在常温条件下进行。
注意事项:1、成胶速度和最佳状态需调节胶液PH值。
2、本品属一级易燃品,不宜爆晒。
3、产品有效期自出厂之日起为二年。
钛酸四丁酯别名:正钛酸四丁酯英文名:Tetrabutyl titanate化学式:Ti(OC4H9)4分子量:340.36外观:浅黄色油状液体概述:随着我国石油事业的发展,井深不断提高,目前的压裂液已远远不能适应耐高温要求。
为此,石油部建议国家自然科学基金委员会组织开发研究我国新型的耐高温压裂液。
中科院上海有机所研制的TD-5-1有机锆交联剂,是耐高温压裂液的重要助剂,已在全国各大油田推广使用。
技术指标:外观:淡黄色或棕黄色液体。
密度:(GB4472-84) D20 约1.130g/cmPH值:(GB8325-87) 7-9水溶性: (GB6324.1-86) ≥10:1用途:用于田菁胶、瓜尔胶、羧甲基纤维素,CMC等交联。
特点:1、成胶耐高温,抗剪切,携砂力强。
2、破胶彻底,反排率高,减少地质污染。
3、水溶性好,使用方便,性能稳定,存放期长。
用量:压裂液的0.5-2‰,最佳用量请根据增稠剂的特性和地质状况实验确定。
用法:根据实验确定最佳成胶PH值,常温搅拌下缓缓加入经水稀释的交联剂。
注意事项:1、成胶速度和胶液质量与胶液PH值有关。
2、产品有效期自出厂日起二年。