材料添加剂化学第二版课件教学课件 作者 辛忠 编著第十一章 偶联剂.ppt

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1、材料添加剂化学偶联剂主要品种及应用2偶联剂的作用机理及性能表征1第十一章偶联剂偶联剂的合成311.1偶联剂的作用机理及性能表征12硅烷偶联剂的作用机理钛酸酯偶联剂的作用机理3偶联效果的表征11.1.1硅烷偶联剂的作用机理由于硅烷偶联剂在分子中具有两亲的化学基团，所以既能与无机物中的羟基反应，又能与有机物中的长分子链相互作用起到偶联的功效，其作用机理大致分以下三步：①X基水解为羟基；②羟基与无机物表面存在的羟基生成氢键或脱水成醚键；③R基与有机物相结合。11.1.2钛酸酯偶联剂的作用机理钛酸酯偶联剂按其化学结构可分为四类，即单烷氧基脂肪酸型、磷酸酯型、螯合型和配位体型。钛酸酯偶联剂

2、的分子式为：其不同的基团在偶联的过程中有不同的作用，具体如下：①通过R基与无机填料表面的羟基反应，形成偶联剂的单分子层，从而起化学偶联作用。11.1.2钛酸酯偶联剂的作用机理②-O-基能发生各种类型的酯基转化反应，由此可使钛酸酯偶联剂与聚合物及填料产生交联，同时还可与环氧树脂中的羟基发生酯化反应。③X是与钛氧键连接的原子团，或称黏合基团，决定着钛酸酯偶联剂的特性。④是钛酸酯偶联剂分子中的长链部分，主要是保证与聚合物分子的缠结作用和混溶性。⑤Y是钛酸酯偶联剂进行交联的官能团，有不饱和双键基团、氨基、羟基等。11.1.3偶联效果的表征11.1.3.1粘接力增强理论式中，为分别是被粘物

3、和胶黏剂的表面张力；为分别是被粘物和胶黏剂的分子半径；为不平衡因子。11.1.3偶联效果的表征11.1.3.1粘接力增强理论当胶黏剂与被粘物之间通过偶联剂形成化学键后，则可按其键结合力来计算粘接力。式中，a为键的自然振动数；n为被粘物表面上黏附键的数目；为原子之间平衡距离最低势能位的键能。11.1.3偶联效果的表征11.1.3.2表面性能改善理论①填料的润湿性②填料的分散性上述分析方法认为，接触角小的填料表面润滑性好，填料的分散性好，则其黏度低。偶联剂的品种不同，则效果也不相同，从而改性效果也不同。11.2偶联剂主要品种及应用12硅烷偶联剂的主要品种及其具体应用钛酸酯偶联剂的主要

4、品种及其应用特点3其他偶联剂的应用11.2.1硅烷偶联剂的主要品种及其具体应用11.2.1.1硅烷偶联剂的种类适用的聚合物体系及国内外商品名见教材P186硅烷偶联剂的结构决定性质，其主要应用领域涉及以下几个方面：①聚酯②环氧树脂③酚醛树脂④塑料11.2.1硅烷偶联剂的主要品种及其具体应用11.2.1.1硅烷偶联剂的种类11.2.1硅烷偶联剂的主要品种及其具体应用11.2.1.2硅烷偶联剂的用法颗粒状或粉状填料可用偶联剂溶液浸渍，然后用离心分离机或压滤机将溶液滤去，再将填料加热、干燥、粉碎。如果用来制造补强复合材料或玻璃钢，可用连续法先将玻璃纤维或玻璃布浸渍偶联剂溶液，然后干燥、浸

5、树脂、干燥，再加热层压而成玻璃钢板。以上做法称为表面预处理法，都是先将无机材料或被粘物的表面用偶联剂溶液预处理，然后再与有机树脂接触、压合、黏合、成型，其中阳离子型硅烷偶联剂在兼具降低黏度和起偶联作用方面最有效。11.2.2钛酸酯偶联剂的主要品种及其应用特点11.2.2.1钛酸酯偶联剂的主要品种钛酸酯偶联剂的主要类别表见教材P189根据钛酸酯偶联剂不同的结构特点其具体应用范围主要如下：①聚乙烯②聚氯乙烯③环氧树脂④聚氨酯树脂⑤橡胶11.2.2钛酸酯偶联剂的主要品种及其应用特点11.2.2.2钛酸酯偶联剂的使用方法钛酸酯偶联剂的预处理法有两种：（1）溶剂浆液处理法将钛酸酯偶联剂溶于

6、大量溶剂中，与无机填料接触，然后蒸去溶剂；（2）水相浆料处理法采用均化器或乳化剂将钛酸酯偶联剂强制乳化于水中，或者先将钛酸酯偶联剂与胺反应，使之生成水溶性盐后，再溶解于水中处理填料。钛酸酯偶联剂可先与无机粉末或聚合物混合，也可同时与二者混合，但一般多采用与无机物混合法。11.2.3其他偶联剂的应用(1)铝酸酯偶联剂(2)硼化物硼化物偶联剂除用于塑料等复合材料的增强外，还可用于推进剂的性能改造中。（3）氨基酸表面处理剂11.2.3其他偶联剂的应用（4）有机铬偶联剂即配位化合物偶联剂，是由不饱和有机酸与三价铬原子形成的配位型金属配位化合物。其结构通式如下：11.2.3其他偶联剂的应用

7、（4）有机铬偶联剂其偶联机理如下：11.3偶联剂的合成1硅烷偶联剂的合成2钛酸酯偶联剂的合成11.3.1硅烷偶联剂的合成11.3.1.1硅原子上可水解基团的引入（1）烷氧基烷氧基硅烷通常是通过氯硅烷的烷氧基化反应而制备的。（2）乙酰氧基在无水溶剂中，氯硅烷与乙酸钠反应，生成乙酰氧基硅烷。11.3.1硅烷偶联剂的合成11.3.1.2硅原子上有机官能团的引入（1）卤代烷基氯甲基三氯硅烷可采用光照氯化方法通过甲基三氯硅烷制备。为了避免生成聚氯甲基硅烷，可采用循环法。11.3.1硅烷偶联