钛酸酯偶联剂在涂料中的应用

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1、钛酸酯偶联剂在涂料中的应用 朱冠生(常州亚邦亚宇助剂有限公司,213024)夏范武(中化建常州涂料化工研究院,213016)http://www.yayuzj.com/index-xslw2.htm  摘要:简述了钛酸酯偶联剂地分类及作用机理，并列举了其在涂料中作分散剂、防沉剂、贮存稳定剂及水性涂料用助剂等多种用途。简介了其用法与用量。　关键词：钛酸酯、偶联剂、涂料 ０　引言钛酸酯偶联剂是最早由美国肯利奇石油化学公司于２０世纪７０年代开发的一类新型偶联剂，广泛应用于涂料、橡胶、塑料、油墨、粘合剂。我国于２０世纪８０年代开始研制钛酸酯偶联剂，但多年来，在应用方面缺乏深入研究，特别

2、是在涂料方面的应用研究则更少。随着我国加入ＷＴＯ，竞争加剧，对产品质量提出了更高的要求。近几年，部分厂家针对各种不同的领域，制备了满足不同要求的钛酸酯偶联剂。其中用于涂料和油墨的偶联剂具有提高分散性、防沉、增强附着力、阻燃、防锈等多方面功能，而且在针对某一性能提高的同时还会使其它性能相应增强。钛酸酯偶联剂的制备具有很高地灵活性，与相应的其助剂相比，性价比优，对提高涂料档次，促进涂料工业发展具有重要意义。 １ 钛酸酯偶联剂的结构、分类和机理 1.1     结构钛酸酯偶联剂的结构可以用如下通式表示： 1.2     分类7／7钛酸酯偶联剂因与中心元素钛相结合的亲水性基团以及亲油性

3、基团的不同而异，总的说来，按其化学结构可分为３类：第一类，单烷氧基类：含有异丙氧基的产品，这类产品耐水性差，主要适用于干燥的颜、填料的处理表面处理，在溶剂型涂料中使用的代表化学式如下：第二类，螯合型：含有氧乙酸螯合基或乙二醇螯合基的产品，这类产品耐水性好，适用于高含水量颜、填料的处理，或在水性涂料中直接使用，代表产品化学式如下：     第三类，配位型：是一种在通常的四烷基钛酸酯上附加了亚磷酸酯从而在改进耐水性的同时，又能产生含磷化合物的功能性产品。代表性产品化学式如下：   1.3     钦酸酯偶联剂的偶联机理 钛酸酯偶联剂的作用应归结于它对界面的影响，即它能在无机填料和有

4、机聚合物之间形成化学桥键，这种偶联剂的特点是能在填料表面形成单分子层而不会形成多分子层，并且由于其本身的化学结构特点，使钛酸酯偶联剂具有表面改性效果，当有过量偶联剂存在时会导致复合材料体系粘度降低，其聚合物的三官能性能通过酯基转移反应而形成交联。 1.3.1         单烷氧基钛酸酯的偶联机理7／7 单烷氧基钛酸酯的偶联机理如图1所示，一般认为只有一个异丙氧基是与无机物偶联的水解基团，因此可以在无机颜、填料的表面形成单分子层。         图1单烷氧基钛酸酯偶联机理 1.3.2螯合型系列二官能度羟基羧酸的偶联机理 螯合型系列二官能度羟基羧酸的偶联机理如图2所示。   

5、       图2螯合型系列二官能度羟基羧酸的偶联机理 1.3.3螯合型系列二官能度A,B乙二醇酯的化学结合机理螯合型系列二官能度A,B乙二醇醋的偶联机理如图3所示。    图3螯合型系列二官能度A,B乙二醇醋的偶联机理 1.3.4配位型偶联剂的偶联机理 配位型偶联剂的偶联机理如图4所示。       图4配位型偶联剂的偶联机理 2           钛酸酯偶联剂在涂料中的应用研究7／7 钛酸酯偶联剂的通式中，基团不同所表现的性能就不同，因而在应用时应根据所采用的体系以及需要改进的性能加以选择，针对类型不同的溶剂型涂料、水性涂料开发了不同类型的偶联剂，作为分散剂、颜填料防沉降

6、剂和附着力促进剂等。 2.1 钛酸酯偶联剂在溶剂型涂料中的应用钛酸酯偶联剂可用于各种类型树脂及其各色底漆、中涂漆及面漆中作为分散防沉剂，这里仅举几例加以说明。 2.1.1 作为黑色丙烯酸氨基面漆的分散剂黑色丙烯酸氨基面漆通常采用炭黑作颜料，众所周知，炭黑很难分散，市售分散剂多数要使用与炭黑相等质量的用量。按炭黑用量的10％加人钛酸酯偶联剂，并与市售进口分散剂进行比较，结果如表1所示。从表1可以看出，钛酸酯偶联剂对分散高表面积的炭黑有极好效果，可提高研磨效率，降低研磨细度，成本低。这是由于钛酸酯偶联剂中长链烷氧基的引人，改善了有机物与无机物（颜、填料）的相容性，有利于制备高固体分

7、涂料，特别是有利于提高炭黑、酞箐系列等易引起触变的颜料的固含量，改善加工工艺，提高研磨效率，提高涂膜的光泽和色泽。       2.1.2         作为涂料中的防沉剂传统涂料用的防沉剂有：有机膨润土、氢化蓖麻油、金属皂等膨润分散型防沉剂；聚烯烃和超细二氧化硅之类的分散性胶体构造的防沉剂。采用易沉淀的钼铬红颜料制漆进行实验，比较了传统防沉剂与钛酸酯偶联剂的防沉效果，结果如表2所示7／7钛酸酯偶联剂中引人一SO3H等基团，增加了有机物的触变性，防沉降能力提高，由于其不受外界加工条件、贮存