偶联剂及偶联剂在填料中的应用课件

偶联剂及偶联剂在填料中的应用1. 偶联剂的概念和作用1.1 偶联剂的概念偶联剂，即通过化学反应，使填料表面介质和催化剂吸附在一起，从而加强两者的相互作用的一种化学物质。

偶联剂有机活性物质，常由一个或多个活性羟基团、羧基团、胺基团等官能团连接而成。

它可以通过化学键的形式与填料表面的羟基、胺基等活性位点反应，在填料表面构建化学键，增加催化剂和催化剂载体的结合力，从而提高催化剂的稳定性、活性和选择性。

1.2 偶联剂的作用偶联剂作为催化剂载体表面的活性化合物，能够促进催化剂和催化剂载体的结合，有利于提高催化剂的稳定性、活性以及选择性，从而实现催化反应的高效进行。

2. 偶联剂在填料中的应用在催化剂制备过程中，选用合适的偶联剂可以提高催化剂的性能，特别是在填料中应用，偶联剂的作用更加明显。

2.1 偶联剂的应用方式偶联剂在填料中的应用方式主要有以下几种。

2.1.1 包覆法将偶联剂和催化剂混合，涂覆在填料载体上，通过化学反应将两者牢固结合在一起。

采用包覆法的优点是能够在填料表面生成高密度的活性位点，提高催化剂的活性和稳定性。

2.1.2 架桥法将偶联剂以分子桥的形式加入到填料载体内部，在活性位点与催化剂结合时，形成一个稳定的化学桥梁。

采用架桥法的优点是能够有效地促进催化剂和催化剂载体的结合，从而提高催化剂的稳定性和选择性。

2.1.3 热浸渍法在填料中引入偶联剂时，通过热浸渍法的方式，将催化剂与偶联剂混合，并溶解在有机溶剂中。

然后将填料浸泡在溶液中，使偶联剂和催化剂均匀地分布在填料表面上，并通过热处理使其生成化学键。

2.2 偶联剂在不同催化反应中的应用2.2.1 氢气化反应氢气化反应是一种重要的催化反应，是化工工业中广泛应用的催化反应之一。

在催化剂制备过程中，采用偶联剂可以有效地提高催化剂的稳定性和活性，从而提高催化剂的选择性和产率。

2.2.2 烷基化反应烷基化反应是一种重要的化学反应，广泛应用于烷烃的生产和化学物质的合成。

偶联剂简介偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，其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。

偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能，同时还可以防止其它介质向界面渗透，改善界面状态，有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。

分类按偶联剂的化学结构及组成分为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物四大类：铬络合物偶联剂铬络合物偶联剂开发于50年代初期，由不饱和有机酸与三价铬离子形成的金属铬络合物，合成及应用技术均较成熟，而且成本低，但品种比较单一。

硅烷偶联剂硅烷偶联剂的通式为RSiX3，式中R代表氨基、巯基、乙烯基、环氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基团，这些基团和不同的基体树脂均具有较强的反应能力，X代表能够水解的烷氧基（如甲氧基、乙氧基等）。

硅烷偶联剂在国内有KH550，KH560，KH570，KH792，DL602，DL171这几种型号。

表1常用硅烷偶联剂牌号化学名称KA1003 乙烯基三氯硅烷KBM-1003 乙烯基三甲氧基硅烷KBE-1003 乙烯基三乙氧基硅烷KBM-573 苯基氨丙基三甲氧基硅烷KBE-9007γ -异氰酸酯丙基三乙氧基硅烷KBM-5103（A－1310）丙烯酸基丙基三甲氧基硅烷KBM-903（KH-550、A-1110）γ-氨丙基三乙氧基硅烷KBM-603（A-1120）N-β-（氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷KBM-602 γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷KBM-403（KH-560、A-187）γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷KBM-503（KH-570、A-175、）γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KBM-803（KH-580、A-189）γ-巯丙基三甲氧基硅烷KBM-703（A-143）γ－氯丙基三乙氧基硅烷X-12-817H 三乙氧基甲基硅烷硅烷偶联剂作用机理硅烷偶联剂是以下式所表示的一类有机硅化合物，其特点是分子中具有2种以不同的反应基团。

偶联剂的种类和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(ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ)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]。

偶联反应，偶联剂偶联反应(CouplingReaction)偶联反应(英文:Couplingreaction)，也作偶连反应、耦联反应、氧化偶联，是由两个有机化学单位(moiety)进行某种化学反应而得到一个有机分子的过程.这里的化学反应包括格氏试剂与亲电体的反应(Grinard),锂试剂与亲电体的反应,芳环上的亲电和亲核反应(Diazo,Addition-Elimination),还有钠存在下的Wutz反应,由于偶联反应(CouplingReaction)含义太宽,一般前面应该加定语.而且这是一个比较非专业化的名词.狭义的偶联反应是涉及有机金属催化剂的碳-碳键生成反应，根据类型的不同，又可分为交叉偶联和自身偶联反应。

进行偶联反应时，介质的酸碱性是很重要的。

一般重氮盐与酚类的偶联反应，是在弱碱性介质中进行的。

在此条件下，酚形成苯氧负离子，使芳环电子云密度增加，有利于偶联反应的进行。

重氮盐与芳胺的偶联反应，是在中性或弱酸性介质中进行的。

在此条件下，芳胺以游离胺形式存在，使芳环电子云密度增加，有利于偶联反应进行。

如果溶液酸性过强，胺变成了铵盐，使芳环电子云密度降低，不利于偶联反应，如果从重氮盐的性质来看，强碱性介质会使重氮盐转变成不能进行偶联反应的其它化合物。

偶氮化合物是一类有颜色的化合物，有些可直接作染料或指示剂。

在有机分析中，常利用偶联反应产生的颜色来鉴定具有苯酚或芳胺结构的药物。

常见的偶联反应包括:反应名称-年代-反应物A-反应物B-类型-催化剂-注Wurtz反应1855R-Xsp³自身偶联NaGlaser偶联反应1869R-Xsp自身偶联CuUllmann反应1901R-Xsp²自身偶联CuGomberg-Bachmann反应1924R-N2Xsp²自身偶联以碱作介质Cadiot-Chodkiewicz偶联反应1957炔烃spR-Xsp交叉偶联Cu以碱作介质Castro-Stephens偶联反应1963R-CuspR-Xsp²交叉偶联Kumada偶联反应1972R-MgBrsp²、sp³R-Xsp²交叉偶联Pd或NiHeck反应1972烯烃sp²R-Xsp²交叉偶联Pd以碱作介质Sonogashira偶联反应1973炔烃spR-Xsp³sp²交叉偶联Pd、Cu以碱作介质Negishi偶联反应1977R-Zn-Xsp²R-Xsp³sp²交叉偶联Pd或NiStille偶联反应1977R-SnR3sp²R-Xsp³sp²交叉偶联PdSuzuki反应1979R-B(OR)2sp²R-Xsp³sp²交叉偶联Pd以碱作介质Hiyama偶联反应1988R-SiR3sp²R-Xsp³sp²交叉偶联Pd以碱作介质Buchwald-Hartwig反应1994R2N-RSnR3spR-Xsp²交叉偶联PdN-C偶联Fukuyama偶联反应1998RCO(SEt)sp2R-Zn-Isp3交叉偶联Pd偶联剂是一类具有两不同性质官能团的物质，它们分子中的一部分官能团可与有机分子反应，另一部分官能团可与无机物表面的吸附水反应，形成牢固的粘合。