目前，我們廣泛應用的偶聯(lián)劑依據(jù)其化學結構，主要可被歸類為硅烷類、鈦酸酯類、鋁酸酯類、有機鉻絡合物、鋯化合物、硼化物、磷酸酯以及錫酸酯等。這些偶聯(lián)劑在塑料、橡膠、涂料和膠黏劑等高分子材料領域中發(fā)揮著重要作用。
偶聯(lián)劑的分類
① 鈦酸酯類偶聯(lián)劑：依據(jù)它們獨特的分子結構，鈦酸酯偶聯(lián)劑包括四種基本類型。
a.單烷氧基型 這類偶聯(lián)劑適用于多種樹脂基復合材料體系，尤其適合于不含游離水、只含化學鍵合水或物理水的填充體系。
b.單烷氧基焦磷酸酯型 該類偶聯(lián)劑適用于樹脂基多種復合材料體系，特別適合于含濕量高的填料體系。
c.螯合型 該類偶聯(lián)劑適用于樹脂基多種復合材料體系，由于它們具有非常好的水解穩(wěn)定性，這類偶聯(lián)劑特別適用于含水聚合物體系。
d.配位體型 該類偶聯(lián)劑用在多種樹脂基或橡膠基復合材料體系中都有良好的偶聯(lián)效果，它克服了一般鈦酸酯偶聯(lián)劑用在樹脂基復合材料體系的缺點。
②硅烷類偶聯(lián)劑：硅烷類偶聯(lián)劑的通式為 RSiX3，式中，R代表氨基、巰基、乙烯基、環(huán)氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基團，這些基團和不同的基體樹脂均具有較強的反應能力；X 代表能夠水解的烷氧基（如甲氧基、乙氧基等）。硅烷偶聯(lián)劑在國內有 KH550、KH560、KH570、KH792等幾種型號。
③鉻絡合物偶聯(lián)劑：鉻絡合物偶聯(lián)劑開發(fā)于 20 世紀 50 年代初期，是由不飽和有機酸與三價鉻離子形成的金屬鉻絡合物，合成及應用技術均較 成熟，而且成本低，但品種比較單一。
④其他偶聯(lián)劑：鋯類偶聯(lián)劑是含鋁酸鋯的低分子量的無機聚合物。它不僅可以促進不同物質之間的黏合，而且可以改善復合材料體系的性能，特別是流變性能。該類偶聯(lián)劑既適用于多種熱固性樹脂，也適用于多種熱塑性樹脂。此外還有鎂類偶聯(lián)劑和錫類偶聯(lián)劑。
偶聯(lián)劑的作用機理
偶聯(lián)劑在復合材料中的應用已經得到了廣泛的認可，但關于其在界面上如何以極少量就對復合材料的性能產生顯著影響，至今尚未有完整的理論解釋。目前，關于偶聯(lián)劑在兩種不同性質材料之間界面上的作用機理，已有多種研究，并提出了包括化學鍵合、物理吸著、浸潤效應、表面能理論、可變形層理論和約束層理論等在內的多種解釋。
①化學鍵合理論
硅烷類偶聯(lián)劑的化學結構式通常為YRSiX3，其中Y為有機官能團，R為活性官能團，如氨基、巰基等，而X為可水解基團，如烷氧基或氯。這種偶聯(lián)劑通過其無機端與無機物界面反應，有機端則與有機界面進行作用，從而改進了復合材料組分間的相互作用。在水解過程中，X基首先轉化為硅醇，進而與材料表面的羥基反應，形成化學鍵合。而偶聯(lián)劑另一端的有機基則與樹脂反應，形成牢固的化學結合。②浸潤效應和表面能理論
在復合材料的制造過程中，液態(tài)樹脂對被粘物的良好浸潤至關重要。如果浸潤完全，樹脂對高能表面的吸附將提供高于有機樹脂內聚強度的粘接強度。偶聯(lián)劑通過降低表面能，促進樹脂對被粘物的浸潤，從而提高復合材料的性能。③可變形層理論
為了緩解復合材料冷卻時樹脂和填料因熱收縮率不同而產生的界面應力，理想的界面應是一個柔曲性的可變形相。偶聯(lián)劑處理過的無機物表面可能會優(yōu)先吸收樹脂中的某一配合劑，導致相間區(qū)域的不均衡固化，形成一個比偶聯(lián)劑在聚合物與填料之間的多分子層厚得多的撓性樹脂層，即可變形層。這一層能松弛界面張力，阻止界面裂縫的擴展，從而提高復合材料的力學性能。④約束層理論
與可變形層理論相對，約束層理論認為在無機填料區(qū)域內的樹脂應具有介于無機填料和基質樹脂之間的彈性模量。偶聯(lián)劑的作用在于將聚合物結構“緊束”在相間區(qū)域內，形成一個約束層。這種約束層能夠增強復合材料的粘接力和耐水解性能。以上各種理論從不同角度解釋了偶聯(lián)劑的偶聯(lián)機理，而在實際過程中，往往是多種機制共同作用的結果。