偶联剂在高岭土中的应用

偶联剂在高岭土中的应用简介

一、偶联剂（Coupling Agents）

偶联剂也称表面处理剂（Primers）或促粘剂（Adhesive Promoters）,其分子结构特点

是含有两类性质不同的化学基团。一是亲无机基团，另一是亲有机基团，其分子式结构式用下式表示：

（RO ）X —M—A Y

RO代表易水解或交换反应的短链烷氧基。M代表中心原子，可以是硅、钛、铝、硼等。A代表与中心原子结合稳定的较长链亲有机基团。如酯酰基（—CR—），长链烷氧基（RO—），磷酸酯酰基等。

用偶联剂对填充表面进行处理时，其两类基团通过化学反应或物理化学反应，一端与填料表面结合，另一端与高分子树脂结合（缠绕或反应）藉此使表面性质悬殊的无机填料与高分子基料两相较好的互溶。填料经过偶联剂表面处理后，有改善填料体系流变性和提高物理力学性能的效果。

二、偶联剂在高岭土上的应用

1、高岭土是粘土中的一种，是一种水合硅酸铝矿物质，其分子式可表示为

Al2O3·2SiO2·2H2O

一般高岭土中含SiO2 40—50%，Al2O3 30—40% , Fe2O3 1.2—2.0% ，烧失量为11—12%。此外还有微量Ti 、Ca 、Mg 、K 、Na 等金属元素的氧化物。它的单晶是一种双层水合硅酸铝，一层是SiO2 ，一层是氧化铝，通过化学结合而成，具有六角形片状构型，在水中PH值略呈酸性，但其耐碱性在大多数情况下仍然很好。

高岭土中的结合水在1000℃以上高温时才会失去，但高岭土极易吸潮，在使用前必须加以干燥。

高岭土颗粒具有极强的结团倾向，颗粒粒径越小越显著，为了使高岭土上的颗粒在塑料基体中分散，对高岭土要进行表面处理。表面处理也可有效的抑制其酸性活化点。

2、偶联剂对高岭土表面的改性处理（活化改性）

矿物的表面改性（含高岭土）主要是依靠化学改性剂在矿物表面的吸附，包囊等来实现的。因此表面化学改性对矿物表面活化改性处理具有决定性作用。

矿物表面改性往往都有特定的应用背景或应用领域，不同的矿物或同一种矿物用于不同领域所选择的表面改性剂可能有所不同。因此，选择改性剂时要考虑被处理的矿物的应用对象。

偶联剂适用于各种不同有机高分子和无机矿物填料的复合体系，有利于改善体系的流变性能。经过偶联剂处理的矿物填料，既抑制了“相”的分离，又使矿物填料有机化，即使增大填充量，仍然可较好的均匀分散，从而改善复合材料的综合性能，特别是抗张强度、冲击强度、柔韧性和抗曲强度、耐气候、电气性能等。

3、高岭土应用在不同领域所选择的对应偶联剂

a、橡胶填充：当采用过氧化物时，选用含乙烯基或其他不饱和键的硅烷偶联剂

（如A—151 、KH—570 、Si—69）

英国瓷土公司的研究表明，在粘土表面吸附或反应的硅烷形态取决于粘土表面上的羟基浓度，如果硅烷吸附到已加热至脱羟化湿度（550℃）以上的高岭土表面，则可获得更显著的改性效果。

b、用硅烷偶联剂Si—69 干法改性高岭土制成的橡胶补强剂，其补强效果接近或达到白碳黑水平。

c、用KH—550 、KH—570 、NXT—201改性的高岭土在聚烯烃体系中填充，高岭土填充材料弯曲模量增加，其中KH—570处理的增幅最大。

d、在电线电缆料行业中（如PVC）填充经KH—550 、KH—570 、NXT—201处理的高岭土不但可以提高橡胶电缆的机械物理性能，而且可以改善其电绝缘性能，尤其是在潮湿环境或寒冷环境下。

e、高岭土经KH—550处理后，填充尼龙的，其抗冲强度、韧性均高于纯尼龙66。

f、经偶联剂处理的高岭土在有机分散介质中的填充量可大幅度提高，尽管不同的偶联剂对提高幅度的影响不同，但均显著高于未处理或仅表面涂覆处理（如脂肪酸法处理）的相应填料填充量（指达到同样体系的粘度时）。例如用液体石蜡处理高岭土：

液体石蜡；高岭土=60：60（质量分）加入1.2%的NXT—201

填料/液体石蜡体系原来粘度（Pa·S）> 100，添加为NXT—201后体系粘度为0.5750 Pa·S。

g、经硅烷偶联剂（KH—550 、KH—560 、KH—792）处理过的高岭土应用于涂料或胶粘剂行业中可显著降低涂料体系的体系粘度，触变性和抗剥离力。在胶粘剂体系中可显著提高粘结强度、耐气候、耐酸耐碱性等。

四、偶联剂对高岭土的处理方法

偶联剂对高岭土的活化处理方法与偶联剂对其他填料处理方法相同）。