硅烷偶聯(lián)劑的選擇標準

偶聯(lián)劑是一種具備兩性構(gòu)造的物質(zhì)，他們分子的一部分基團能與無機表面的化學(xué)基團反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)鍵合；而另一個基團則有親有機物的特性，可以與有機分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或形成較強的分子間作用，同時將兩種性質(zhì)完全不同的材料牢固地結(jié)合在一起。

選擇適宜的偶聯(lián)劑，可以改善無機填料在聚合物基體中的分散狀態(tài)，提升填充聚合物材料的力學(xué)性能和性能指標。

一、選擇硅烷偶聯(lián)劑一般原則

硅烷偶聯(lián)劑的水解速率取于硅能團Si-X，但與有機聚合物的反應(yīng)活性則取于碳官能團C-Y。因而，針對不同基材或處理對象，選取適合的硅烷偶聯(lián)劑尤為重要。

選取的辦法主要是通過試驗預(yù)選，并要在既有經(jīng)驗或規(guī)律原有基礎(chǔ)上進行。比如，在通常情況下，不飽和聚酯多采用含CH2=CMeCOO、Vi及CH2-CHOCH2O－的硅烷偶聯(lián)劑；環(huán)氧樹脂多采用含CH2－CHCH2O及H2N－硅烷偶聯(lián)劑；酚醛樹脂多采用含H2N－及H2NCONH－硅烷偶聯(lián)劑；聚烯烴選擇乙烯基硅烷；采用硫黃硫化的橡膠則多選用烴基硅烷等。

因為異種材料間的黏接可度受到多方面因素影響，例如潤濕、表面能、界面層及極性吸附、酸堿的作用、互穿網(wǎng)絡(luò)及共價鍵反應(yīng)等。因此，只靠試驗預(yù)選有時候不夠精確，還需要綜合考慮材料的組成以及對硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)的敏感度等。

為了提升水解穩(wěn)定性及降低改性成本，硅烷偶聯(lián)劑中可摻加三烴基硅烷應(yīng)用；針對難黏材料，還可以將硅烷偶聯(lián)劑交聯(lián)的聚合物共用。硅烷偶聯(lián)劑作為增黏劑時，主要通過與聚合物生成化學(xué)鍵、氫鍵；潤濕及表面能效應(yīng)；改善聚合物結(jié)晶性、酸堿反應(yīng)及其互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的生成等而完成的。

增黏重點圍繞3種體系，即：

（1）無機材料對有機材料；

（2）無機材料對無機材料；

（3）有機材料對有機材料。

針對第一種黏接，一般建議將無機材料黏接到聚合物上，故需優(yōu)先考慮硅烷偶聯(lián)劑中Y與聚合物所含官能團的反應(yīng)活性；后兩類是屬于同類型材料間的黏接，故硅烷偶聯(lián)劑自身的反親水型聚合物及其無機材料要求增黏時所使用的硅烷偶聯(lián)劑。

二、偶聯(lián)劑的選擇原則

1.硅烷類偶聯(lián)劑主要應(yīng)用于玻璃纖維及含硅填料，如石英、硅灰石等，也可作為部分金屬的氧化物及氫氧化物，但不太適合CaCO3。樹脂主要有熱固性樹脂。

2.鈦酸酯類偶聯(lián)劑對填料的用途廣泛，如CaCO3，鈦白粉等，還可以用以玻璃纖維中。樹脂主要有熱塑性樹脂。

3.酸性填料應(yīng)選擇含堿性官能團的偶聯(lián)劑，而堿性填料應(yīng)選用含酸性官能團的偶聯(lián)劑。

4.偶聯(lián)劑添加量。硅烷偶聯(lián)劑的使用量可以為填料的1%左右；鈦酸酸類使用量通常為填料的0.25~2%。

5.一些表面活性劑會影響到鈦酸酯偶聯(lián)劑用發(fā)揮，如HSt等，因而他們必須要在填料、偶聯(lián)劑、樹脂充分混合后添加。

6.大部分鈦酸酯類偶聯(lián)劑易與酯類增塑劑產(chǎn)生酯交換反應(yīng)，因而，該類偶聯(lián)劑需待偶聯(lián)劑添加后方可添加。鈦酸酯類與硅烷類偶聯(lián)劑混合添加協(xié)同效果更好。

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