偶聯劑
能增強聚合物與填料或增強材料之間界面結合力,改善復合材料某些性能的有機化合物稱為偶聯劑。
通常偶聯劑是一類具有兩性結構的物質,其分子中一部分基團可與填料或增強材料表面的化學基團反應,生成牢固的化學鍵;另一部分基團或鏈節則與聚合物分子有較強的親合性,通過基團的化學反應或物理纏給,從而把聚合物和填料(或增強材料)牢固地結合起來。偶聯劑在其間起著類似“橋梁”的作用,因而早期也有將偶聯劑稱作“橋合劑”的。由于偶聯劑增強了聚合物與填料或增強材料界面間的結合力,同時也改善了異相材科的表面性質,使復合材料的某些性能,如物理力學性能、電性能和耐老化性能等,能夠得到提高。
偶聯劑的分類
偶聯劑是一種增加無機物與有機聚合物之間親和力、而且具有兩性結構的物質。偶聯劑在無機物和聚合物之間,通過物理的纏繞,或進行某種化學反應,形成牢固的化學鍵,從而使兩種性質大不相同的材料緊密結合起來。
無機物一般指:各種無機填料,如碳酸鈣、滑石粉、云母等,還有玻璃纖維,碳纖維等增強材料。
偶聯劑按化學結構一般可分為:硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑及其他類偶聯劑。
硅烷偶聯劑中硅連接著兩種不同的基團,一頭連接著能夠水解的烷氧基,如甲氧基、乙氧基或氯,這些基團能水解生成硅醇,容易與無機物表面上的輕基反應。另一頭連接著能夠與聚合物分子有親和力或反應能力的活性官能團,如環氧基、氨基、氰基、乙烯基、巰基、甲基丙烯酸氧基等。
硅烷偶聯劑中的有機活性官能團,對聚合物的反應有選擇性。如氨基可與環氧樹脂、尼龍、酚醛樹脂易進行反應,而乙烯基易與聚醋等反應。
鈦酸酯偶聯劑:從結構上可分為:單烷氧基型鈦酸酯;單烷氧基焦磷酸酯基型鈦酸酯,鰲合型鈦酸酯,配位體型鈦酸酯。其中鈦酸酯易和酯類增塑劑發生反應,因此酯類增塑劑應在偶聯劑添加之后,混合充分以后再加進。
鈦酸酯偶聯劑可與硅烷類偶聯劑并用,協同效果好。
其他偶聯劑包括的品種有:
有機鉻偶聯劑:由不飽和有機酸與三價鉻原子形成的配價型金屬絡合物。
鋯類偶聯劑:是含有鋁酸鋯的低分子量無機聚合物,也存在著兩種有機配位基,一頭與無機物反應,另一頭與有機聚合物反應。
改性的硅烷偶聯劉:耐高溫型;即芳香硅烷;過氧化物型;水溶性型,即多氮酰胺硅烷;陽離子型;迭氮型等。
鋁酸酯偶聯劑是新近出現的蠟狀固體偶聯劑。其他還有錫酸酯、磷酸酯、硼酸酯等偶聯劑。