偶联剂及偶联剂在填料中的应用

硅烷偶联剂在涂料中的应用

硅烷偶联剂是一种广泛应用于涂料行业的化学物质，它能够改善涂料的性能和附着力。在涂料中的应用主要包括增强涂料的耐候性、提升附着力和改善涂料的流变性能等方面。

硅烷偶联剂可以增强涂料的耐候性。涂料在室外环境中经受日晒、风吹雨打等各种自然因素的侵蚀，容易出现褪色、龟裂、粉化等问题。硅烷偶联剂能够与涂料中的有机分子和无机颗粒发生化学反应，形成稳定的化学键，从而提高涂料的耐候性。此外，硅烷偶联剂还能够形成一层保护膜，阻止有害物质的渗透，延长涂料的使用寿命。

硅烷偶联剂能够提升涂料的附着力。涂料的附着力是指涂料与基材之间的黏附程度，附着力的好坏直接影响涂料的使用寿命和装饰效果。硅烷偶联剂能够与基材表面发生化学反应，形成化学键或物理吸附，增加涂料与基材之间的结合力，提高附着力。尤其在一些特殊基材如玻璃、金属等上的涂料应用中，硅烷偶联剂更能发挥其优势，提供更好的附着性能。

硅烷偶联剂还可以改善涂料的流变性能。流变性能是指涂料的流动性和粘度特性。硅烷偶联剂能够在涂料中起到润滑作用，降低涂料的黏度，使得涂料更易于施工和涂布。同时，硅烷偶联剂还能够改善涂料的分散性，均匀分散颜料和填料，提高涂料的色彩稳定性和光泽度。

在涂料行业中，硅烷偶联剂的应用不仅仅局限于上述几个方面。根据不同的需求和涂料种类，还可以选择不同类型的硅烷偶联剂，如氨基硅烷、甲氧基硅烷、丙烯酸硅烷等。每种类型的硅烷偶联剂都有其独特的特性和应用领域。例如，氨基硅烷可用于改善涂料的粘结力和抗水性，甲氧基硅烷可用于增强涂料的耐磨性和耐化学腐蚀性，丙烯酸硅烷可用于提高涂料的耐久性和耐热性。

硅烷偶联剂在涂料中的应用广泛而重要。它能够增强涂料的耐候性、提升附着力和改善涂料的流变性能。在涂料行业的发展中，硅烷偶联剂将继续发挥重要作用，为涂料的性能和品质提供持久的保障。

专论・综述　弹性体，２００２—０８　２５，１２（４）：５５—５９ＣＨ１ＮＡ　ＥＬＡＳＴＯＭＥＲＩＣＳ　

偶联剂在橡胶中的应用＊　

何益艳，张吉才，杜仕国　（军械工程学院三系。河北石家庄０５０００３）　摘要：论述了偶联荆的种类及其在橡胶中的作用机理，在此基础上介绍了偶联剂的使用方法，重　占’讨论了偶联荆的使用对橡胶性能的影响。　关键词：橡胶；偶联荆；应用　中图分类号：ＴＱ　３３３；ＴＱ　３３０．３８’７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５—３１７４（２００２）０４—００５５—０５　为了改善橡胶复合材料的特性并降低橡胶制　品的成本，有效途径就是进行填充改性，即在橡胶　中掺合大量的无机填料或增强剂。由于无机填料　与有机聚合物在化学结构和物理形态上存在着显　著差异，两者之间缺乏亲和性，往往会导致橡胶制　品的加工性能和力学性能等受到不良影响，为增　加无机物与有机聚合物之间的亲和性，一般可用　偶联剂来解决这个问题。偶联剂能把性能截然不　同的两种物质通过化学或物理的作用结合起来。　偶联剂对无机填料的物理或化学处理，可以使其　由亲水性表面变成亲油性表面，从而达到与有机　聚合物之间的紧密结合，改进橡胶复合材料的各　种性能。因此，偶联剂也被称为是无机和有机物　质界面间的桥梁…。近ｌＯ年来，偶联剂在天然橡　胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶和氯丁橡胶胶　料中已进行过许多应用研究，并且相继得到了应　用。　１　偶联剂的种类及其作用机理　１．１偶联剂的种类及其特性　偶联剂的种类较多，通常按其核心元素进行　分类可分为硅系、钛系、铝系、铬系、锆系、锌系和　收稿日期：２００２．０３．２１　作者简介：何益艳（１９７７一），男，湖北孝感人，硕士研究　生：主要从事防护材料与应用技术的研究。　＊基金项目：军队武器装备重点科研项目　钙系等【２ｊ。在橡胶工业中，最常用的是硅烷、钛　酸酯和铝酸酯偶联剂。　硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有　机硅化合物，它研究得最早且应用较多。它不仅　能提高橡胶的力学性能，还可以改善其耐热性、耐　水性和耐候性等性能，已成为橡胶填充改性中不　可缺少的一种助剂。其常见分子式为ＲＳｉＸ　，其　中Ｒ为不能水解的反应性有机官能基，如环氧　基、乙烯基和甲基丙烯酸酯基等；Ｘ为可水解基　团，如卤素、烷氧基、酰氧基等。因此，硅烷偶联剂　既能与无机填料中的羟基又能与橡胶的长分子链　相互作用，使两种不同性质的材料“偶联”起来，从　而改善橡胶胶料的各种性能。　钛酸酯偶联剂是继硅烷偶联剂之后于７Ｏ年　代后期美国Ｋｅｎｆｉｅｈ石油化学公司开发研制的一　种新型偶联剂。与硅烷偶联剂相比，钛酸酯偶联　剂价格便宜，适用范围广，能赋于橡胶体系较好的　综合性能。它不仅可以显著提高橡胶的冲击强　度，而且在加工温度下，具有较好的熔融流动性，　尤其在处理含钙、钡等非硅类无机填料填充的橡　胶中，能起到相当重要的作用。另外，有些钛酸酯　偶联剂还能提供防锈、耐腐蚀、耐热性及耐氧化性　等多种功能。因此，钛酸酯偶联剂在橡胶中既是　偶联剂，又可以兼有分散剂、湿润剂、粘结促进剂、

偶联剂在常用树脂与填料配方体系中的选择应用参考说明表：

热塑性树脂 聚苯乙烯类 硬胶PS 纳米SiO2 kh-570

纳米CaCO3 101

纳米TiO2 LICA38

氧化铝(Al2O3) kh-570（用量为3.0%）

蒙脱土 kh-570（用量为2.0%）

改性聚苯乙烯类 ABS 炭黑 105

蛋白石 102

改性抗菌纳米ZnO ZX114／ZXWT

硫酸镁晶须 101（用量为5%）

纳米CaCO3 kh-570（用量为3%）

空心玻璃微珠 kh-550好于kh-560

玻纤 kh-550（用量为1.5%）

短玻纤 kh-550（用量为1.5%）

聚丙烯类 PP（百折胶） 石墨 kh-570（用量为1.5%）

铝板（Al） kh-550(用量为2%)

玻璃纤维 A-151(用量为2%)

沸石抗菌剂 132

凹凸棒土 570

剑麻纤维 A-151（用量为0.1%）

纳米TiO2 201（用量为2%）

玻璃微珠 kh-550

纳米CaCO3 101（3-4%）

滑石粉 kh-550和201复配

钛酸钾晶须 kh-550好于kh-560

Al2O3 kh-570

聚乙烯类 LDPE（花料、筒料） Mg(OH)2 A-151(用量为1-2%)

凹凸棒土 kh-570

氧化锌晶须 A-151、A-171、南大-42 CaCO3 201（用量为1.0%）

膨胀石墨 101（用量为0.8%）

滑石粉 201（1.5%）

纳米SiO2 A-171

亚麻 151（好）、kh-550、kh-560、kh-570

苎麻 A-151（好）、kh-550

HDPE（孖力士） 木粉 kh-550(用量为2%)

Mg(OH)2 172

CaCO3 101

石墨 101（用量为1%）

纳米ZnO kh-550（用量为5%）

炭黑 105(用量为1%)

高岭土 kh-570（用量为2%）

改性聚乙烯类 EVA（橡皮胶） Mg(OH)2 kh-550

偶联剂的种类、特点及应用

偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂,主要用作高分子复合材料的助

剂。偶联剂分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物的

基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲有机物的基团,能与合成树脂或其它聚合物发生

化学反应或生成氢键溶于其中。因此偶联剂被称作“分子桥”,用以改善无机物与有机物之间的

界面作用,从而大大提高复合材料的性能,如物理性能、电性能、热性能、光性能等。偶联剂

用于橡胶工业中,可提高轮胎、胶板、胶管、胶鞋等产品的耐磨性和耐老化性能,并且能减小

NR用量,从而降低成本。偶联剂的种类繁多,主要有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联

剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、铬络合物及其它高级脂肪酸、醇、酯的

偶联剂等,目前应用范围最广的是硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。

1 硅烷偶联剂

硅烷偶联剂是人们研究最早、应用最早的偶联剂。由于其独特的性能及新产品的不

断问世,使其应用领域逐渐扩大,已成为有机硅工业的重要分支。它是近年来发展较快的一类

有机硅产品,其品种繁多,结构新颖,仅已知结构的产品就有百余种。1945年前后由美国联碳

(UC)和道康宁(DOW CORNING)等公司开发和公布了一系列具有典型结构的硅烷偶联剂;

1955年又由UC公司首次提出了含氨基的硅烷偶联剂;从1959年开始陆续出现了一系列改性

氨基硅烷偶联剂;20世纪60年代初期出现的含过氧基硅烷偶联剂和60年代末期出现的具有重

氮和叠氮结构的硅烷偶联剂,又大大丰富了硅烷偶联剂的品种。近几十年来,随着玻璃纤维增

强塑料的发展,促进了各种偶联剂的研究与开发。改性氨基硅烷偶联剂、过氧基硅烷偶联剂

和叠氮基硅烷偶联剂的合成与应用就是这一时期的主要成果。我国于20世纪60年代中期开始

研制硅烷偶联剂。首先由中国科学院化学研究所开始研制Γ官能团硅烷偶联剂,南京大学也

同时开始研制Α官能团硅烷偶联剂。

1.1 结构和作用机理