背景及概述^[1][2]

偶聯(lián)劑又稱表面處理劑。在樹脂基體與增強材料界面上，促進或建立較強結(jié)合的物質(zhì)。按化學(xué)成分主要有鉻絡(luò)合物、硅烷、鈦酸酯三類。其分子兩端有性質(zhì)不同的反應(yīng)官能團，能分別與合成樹脂和增強材料表面結(jié)合，通過物理或化學(xué)作用，形成“橋鍵”，使樹脂與纖維牢固結(jié)合成整體，提高復(fù)合材料強度、耐候性、耐水性、耐化學(xué)性和電性能等。對不同樹脂應(yīng)選用不同偶聯(lián)劑。偶聯(lián)劑能改善高分子材料與填料之間界面特性的一類添加劑。

其分子結(jié)構(gòu)中存在兩種性質(zhì)不同的基團。一種基團可與高分子材料起化學(xué)反應(yīng)或有好的相容性，另 一種基團可與無機材料或填料形成化學(xué)鍵。它可以提高兩種材料界面粘合性，顯著改善填充或增強高分子材料的性能。品種有硅烷偶聯(lián)劑如三氯乙烯基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷、γ- 氨基丙基三乙氧硅烷、三氯丙烯基硅烷等，鈦酸酯偶聯(lián)劑如鈦酸四丁酯、三異硬脂酰基鈦酸異丙酯、三鈦酸異丙酯、二異硬酯?；嵋阴サ龋袡C鉻偶聯(lián)劑如甲基丙烯酰鉻絡(luò)合物，鋁酸鋯偶聯(lián)劑及高分子偶聯(lián)劑等。

主要用于高分子增強材料中，作增強劑和玻璃纖維等表面處理。硅烷偶聯(lián)劑也用作聚烯烴交聯(lián)和直接用于塑料、橡膠共混改性或增粘用。

分類^[3][5]

偶聯(lián)劑的種類繁多，主要有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸 酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物及其它高級脂 酸、醇、酯的偶聯(lián)劑等，目前應(yīng)用范圍最廣的是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑。

1. 硅烷偶聯(lián)劑：硅烷偶聯(lián)劑是人們研究最早、應(yīng)用最早的偶聯(lián)劑。由于其獨特的性能及新產(chǎn)品的不斷問世，使其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴大，已成為有機硅工業(yè)的重要分支。

近幾十年來，隨著玻璃纖維增強塑料的發(fā)展，促進了各種偶聯(lián)劑的研究與開發(fā)。改性氨基硅烷偶聯(lián)劑、過氧基硅烷偶聯(lián)劑和疊氮基硅烷偶聯(lián)劑的合成與應(yīng)用就是這一時期的主要成果。

2. 鈦酸酯偶聯(lián)劑：鈦酸酯偶聯(lián)劑最早出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 70 年代。 1974 年 12 月美國 Kenrich 石油化學(xué)公司報道了一類新型的偶聯(lián)劑，它對許多干燥粉體有良好的 偶聯(lián)效果。此后加有鈦酸酯偶聯(lián)劑的無機物填充 聚烯烴復(fù)合材料相繼問世。

目前鈦酸酯偶聯(lián)劑已 成為復(fù)合材料不可缺少的原料之一。鈦酸酯偶聯(lián)劑按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為 4 類： 單烷氧基脂肪酸型、磷酸酯型、螯合型和配位體型。鈦酸酯偶聯(lián)劑的分子式為 ：

3. 鋁酸酯偶聯(lián)劑：鋁酸酯偶聯(lián)劑是由福建師范大學(xué)研制的一種新型偶聯(lián)劑，其結(jié)構(gòu)與鈦酸酯偶聯(lián)劑類似，分子中存在兩類活性基團，一類可與無機填料表面 作用；另一類可與樹脂分子纏結(jié)，由此在無機填料 與基體樹脂之間產(chǎn)生偶聯(lián)作用。

鋁酸酯偶聯(lián)劑在改善制品的物理性能，如提高沖擊強度和熱變形溫度方面，可與鈦酸酯偶聯(lián)劑相媲美；其成本較低，價格僅為鈦酸酯偶聯(lián)劑的一半，且具有色淺 無毒、使用方便等特點，熱穩(wěn)定性能優(yōu)于鈦酸酯偶聯(lián)劑。

4. 雙金屬偶聯(lián)劑：雙金屬偶聯(lián)劑的特點是在兩個無機骨架上引入有機官能團，因此它具有其它偶聯(lián)劑所沒有的性能：加工溫度低，室溫和常溫下即可與填料相互作用；偶聯(lián)反應(yīng)速度快；分散性好，可使改性后的無機填料與聚合物易于混合，能增大無機填料在 聚合物中的填充量；價格低廉，約為硅烷偶聯(lián)劑的一半。

5. 木質(zhì)素偶聯(lián)劑 木質(zhì)素是一種含有羥基、羧基、甲氧基等活性 基團的大分子有機物，是工業(yè)造紙廢水中的主要成分。對木質(zhì)素的開發(fā)和應(yīng)用，既可減少工業(yè)污染，又能增加其使用價值。

6. 錫偶聯(lián)劑：在工業(yè)生產(chǎn)溶聚丁苯橡膠 (SSBR) 時常采用四氯化錫偶聯(lián)活性 SBR，所得 SSBR 稱為錫偶聯(lián) SSBR。其特點是碳2錫鍵在混煉過程中易受剪切和熱的作用而發(fā)生斷裂，導(dǎo)致相對分子質(zhì)量下降，從而改善了膠料的加工性能；鏈末端錫原子活性高，可增強炭黑與膠料之間的相互作用，提高膠料的強度和耐磨性能，有利于降低滾動阻力和減小滯后損失。由于錫偶聯(lián)劑的獨特性能，使其越來越受到人們的關(guān)注。

主要偶聯(lián)劑應(yīng)用^[3][4]

1. 硅烷偶聯(lián)劑

在使用硅烷偶聯(lián)劑時，為獲得較佳的效果，需對每一個特定的應(yīng)用場合進行試驗預(yù)選。表示出了根據(jù)一般規(guī)律及試驗經(jīng)驗所歸納的不同材料用硅烷偶聯(lián)劑。

硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用十分廣泛，主要有以下幾方面：(1) 用作表面處理劑，以改善室溫固化硅橡膠與金屬的粘合性能；(2) 用于無機填料填充塑料時，可以改善其分散性和粘合性；(3) 用作增粘劑，在水電站工程中提高水泥與環(huán)氧樹脂的粘合性 (4) 用作密封劑，具有耐水、耐高溫、耐氣候等性能，用于氟橡膠與金屬的粘合密封。

2. 鈦酸酯偶聯(lián)劑

(1) 用于膠乳體系中，首先將鈦酸酯偶聯(lián)劑加入水相中，有些鈦酸酯偶聯(lián)劑不溶于水，需通過采 用季堿反應(yīng)、乳化反應(yīng)、機械分散等方法使其溶于水。

(2) 鈦酸酯用量通常為填料用量的 0.15 %，或為固體樹脂用量的 0.125 %，最終由效能來決定其用量。鈦酸酯偶聯(lián)劑用量一般為無機填料的 0.125 %～2 %。

(3) 大多數(shù)鈦酸酯偶聯(lián)劑特別是非配位型鈦酸酯偶聯(lián)劑，能與酯類增塑劑和聚酰樹脂進行不同程度的酯交換反應(yīng)，因此增塑劑需待偶聯(lián)后方可加入。

(4) 螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑對潮濕的填料或聚合物的水溶液體系的改性效果。

主要參考資料

[1] 簡明精細(xì)化工大辭典

[2] 口腔醫(yī)學(xué)辭典

[3] 郭云亮, 張涑戎, 李立平. 偶聯(lián)劑的種類和特點及應(yīng)用[D].  2003.

[4] Plueddemann E P. 硅烷和鈦酸酯偶聯(lián)劑[J]. 1987.

[5] 張殿榮, 趙永云, 楊清芝, 等. 木質(zhì)素作為偶聯(lián)劑在橡膠中的作用[J]. 特種橡膠制品, 2001, 22(6): 22-23.