螫合型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。偶联剂的功能区 -(--O……)--具有酯基转移和交联功能。该区可与带羧基的聚合物发生酯交换反应,或与环氧树脂中的羧基进行酯化反应,使填充剂、钛酸酯和聚合物三者交联。酯交换反应性受几个因素支配。钛酸酯分子与无机物偶联部份的化学结构。偶联剂的功能区上的OX基团的化学结构;有机聚合物的化学结构;其它助剂如酯类增塑剂的化学性质。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。大分子偶联剂如何挑选
钛酸酯偶联剂:主要用来处理含钙、钡等无机填料。可分为单烷氧基脂肪酸类、单烷氧焦磷酸酯类、螯合类、配位类等。配位型偶联剂含有四个烷氧基和两个长链结构单元,当它与加有碳酸钙的树脂作用时,其机理如下:烷氧基可与碳酸钙表面的水分子形成化学键,放出异丙醇,在碳酸钙表面覆盖了一层偶联剂的单分子膜,改善了填料表面的性能,增加和树脂的相容性;而两个长链结构单元则与大分子发生缠绕,起到桥梁作用,从而把碳酸钙与树脂联接起来。钛酸酯偶联剂与硅烷偶联剂有协同效果,但在无机填料表面会争夺氢氧根离子,因此要控制各自的用量。氟硅烷偶联剂生产厂令纺织品柔软丰满、提高其防水性、以及对染料的粘合力。
钛酸酯偶联剂应尽量避免与具有表面活性的助剂并用,它们会干扰钛酸酯在界面处的偶联反应,如果非使用这些助剂,应在填料、偶联剂和聚合物充分混合之后再加入。长链烃基还可以改变无机物界面处的表面能,使黏度下降,高填充聚合物显示良好的熔融流动性。多数钛酸酯都不同程度地与酯类增塑剂发生酯交换反应,因此,酯类增塑剂的加入也应在填料、偶联剂和聚合物充分混合形成偶联之后。烷氧基钛酸酯在干燥或煅烧法填料体系中效果较好,在含游离水的湿填料中效果较差,此时应选用焦磷酸酯型钛酸酯。对于比表面积大的湿填料较好选用螯合型钛酸酯偶联剂。钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂可以并用,产生协同效应,例如用螯合型钛酸酯处理经硅烷偶联剂处理过的玻璃纤维,偶联效果大幅度提高。
偶联剂改性粉体填料在塑料加工中的作用:硅烷偶联剂改性时应用的方法,1玻璃纤维浸润剂的配制:纤维的加工性质包括原丝集束性、刚性、切割性、抗静电性、被树脂的润湿性及起毛性。更终应用性质包括在恶劣使用条件下,机械及电气性质的保留率,玻璃纤维浸润剂一般含有3~8个或更多的组份,硅烷偶联剂是其中一个重要组份。有机官能团硅烷与其它组份混合后的活化:硅烷的活化,是通过将其加到水中并搅拌一段时间来实现的。中性硅烷(即不含氨基基团的硅烷)加到pH值调到3和4.5之间的水中,pH用醋酸或其它弱有机酸来调节,硅烷水解所需时间长短取决于其结构、水的温度、pH值及硅烷的溶解度,一般需10~60min。硅烷的加入量为1%~8%。碱性硅烷如氨基硅烷,可直接加到水中,而无需调节pH值即能水解,在水解完成后,硅烷可被稀释或加入其它组份,许多浸润剂的贮存寿命小于72h。偶联剂两端的官能团分别与填料的分散相和基质聚合物进行反应。
含异氰酸酯的硅烷偶联剂:含异氰酸酯的硅烷偶联剂是一种新型的偶联剂,它在表面处理有机材料及无极金属时有非常优良的效果,特别是在玻璃纤维增强的复合材料、处理无机粉末填料及涂料幽默的增粘剂中都有明显的效果。含氟硅烷偶联剂:含氟硅烷偶联剂,可赋予材料表面防水、防污性,对氟树脂亲和力强,可用作含氟树脂或木材胶粘的底涂层。长链烷基硅烷偶联剂: 长链烷基具有良好的憎水性,可以用于布料的防水处理,还可与氨烃基硅烷偶联剂配用于绦、棉、毛以及混纺织物等,能有效解决单独使用氨基硅烷偶联剂易造成织物色差的现象, 并能获得柔软、弹性、丰满、防皱等特点,是性能优良的织物后整理剂;长链烷基烷氧基硅烷是一类新型的有机硅化合物,结构通式为YRnSiX3-n,其中n=0~3,X通常为-OCH3和-OC2H5等,Y为长链烷基。典型产品为DH-109,化学名称为甲基十二烷基二甲氧基硅烷,广泛应用于橡塑加工中的优良脱模剂、金属润滑剂、日用化妆品的添加剂等偶联剂改变了环氧树脂与填料的结合性能,使胶层内聚强度增加。氨基类偶联剂选择
磷酸酯双钛酸酯偶联剂可用于做油墨添加剂,提高油墨的热稳定性和粘合性。大分子偶联剂如何挑选
钛酸酯偶联剂选用的几点建议:1.尽量不要添加其他表面活性剂,因为它会干扰钛酸酯在填料表面的反应;2.氧化锌和硬脂酸具有某种程度的表面活性剂作用,故应在钛酸酯处理过的填料,聚合物以及增塑剂充分混合后再添加它们;3.大部分钛酸酯具有酯基转移反应活性,所以会不同程度地与酯类或聚酯类增塑剂反应,因此酯类增塑剂一般在混炼后再掺合。4.钛酸酯与硅烷在处理无机填料时各自有各自的优势,有时并用会产生加和增效作用。5.用螯合型钛酸酯处理已浸渍过硅烷偶联剂的玻璃纤维,可以产生双层护套的作用。大分子偶联剂如何挑选
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