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偶联剂

偶联剂在高分子化学中的应用

摘要: 本文概述了偶联剂的种类、特点及在高分子化学中的应用。重点介绍了三种偶联剂，其中硅烷偶联剂可用作表面处理剂、增粘剂、密封剂等; 钛酸酯偶联剂具有高填充性、耐热性,可提高磁性粒子与树脂的粘合性、弹性及磁性的稳定性; 铝酸酯偶联剂具有色浅、无毒、使用方便、热稳定性能优异等特点;

关键词: 硅烷偶联剂; 钛酸酯偶联剂; 铝酸酯偶联剂; 高分子；应用；

一、前言

随着石油危机、油价上涨,一些聚合物材料及其原料价格也相应上升,于是为了提高塑料制品的竞争力,降低产品成本,提高产量,人们试图在聚合物原料中掺用大量廉价的无机填料。

然而无机填料和高聚物分子在化学结构和物理形态上的极不相同,缺乏亲和性,仅仅起到增量作用。同时,由于大量填充无机填料导致聚合物复合材料的粘度显著提高,以致材料的加工性能受到影响,另外,由于填料与聚合物之间混合不均匀,且粘合力弱,制品的力学性能降低。所以这种大量掺混康价无机填料的方法有着一定的局限性。

为此长期以来,人们就十分重视无机填料表面改性的研究工作,设法把活性的有机官能团接到无机填料的表面,以改变其固有的亲水性质,提高它与有机聚合物的相容性及分散性,这样无机填料在塑料中就不仅具有增量作用,而且还能起到增强改性的效果,大多场合可以提高聚合物的耐热性和改进尺寸稳定性,多年来曾试用过多种表面活性剂处理无机填料,并取得相当的成功。

偶联剂的传统定义为“能够在无机填料和有机聚合物之间的界面上进行分子交联,以改进复合材料性能的一种试剂”。后来人们把这个概念进行了扩展,把“在无机材料和有机材料或者不同的有机材料复合系统中,能通过化学作用,把二者结合起来,或者能通过化学反应,而使二者的亲和性得到改善,从而提高复合材料功能的试剂”通称为偶联剂。

二、偶联剂的种类和作用

偶联剂能改善聚合物与无机物之间的粘接强度,对浸润性、流变性和其它性能的改性,还可能对界面区域产生改性作用,以增强有机相与无机相的边界层。

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

硅烷偶联剂的通式为R n SiX(4-n) , 式中R 为非水解的、可与高分子聚合物结合的有机官能团。根据高分子聚合物的不同性质, R 应与聚合物分子有较强的亲和力或反应能力,如甲基、乙烯基、氨基、环氧基、巯基、丙烯酰氧丙基等。X 为可水解基团,遇水溶液、空气中的水分或无机物表面吸附的水分均可引起分解,与无机物表面有较好的反应性。典型的X 基团有烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等;最常用的则是甲氧基和乙氧基,它们在偶联反应中分别生成甲醇和乙醇副产物。由于氯硅烷在偶联反应中生成有腐蚀性的副产物氯化氢,因此要酌情使用。

近年来,相对分子质量较大和具有特种官能团的硅烷偶联剂发展很快,如辛烯基、十二烷基,还有含过氧基、脲基、羰烷氧基和阳离子烃基硅烷偶联剂等。Law rence 等利用硅烷偶联剂对碳纤维表面进行处理, 偶联剂中的甲基硅烷氧端基水解生成的硅羟基与碳纤维表面的羟基官能团进行键合,结果复合材料的拉伸强度和模量提高, 空气孔隙率下降。

早在1947年美国Johns Hopkins大学的Witt RW等在一份报告中指出,在对烷基氯硅烷偶联剂处理玻璃纤维表面的研究中发现,用含有能与树脂反应的硅烷基团处理玻璃纤维制成聚酯玻璃钢,其强度可提高2倍以上。他们认为,用烷基氯硅烷水解产物处理玻璃纤维表面, 能与树脂产生化学键。这是人们第一次从分子的角度解释表面处理剂在界面中的状态。

硅烷偶联剂由于在分子中具有这两类化学基团,因此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3 步:

(1)X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;

(3)R基与有机物相结合。

1.2 应用

在使用硅烷偶联剂时,为获得较佳的效果,需对每一个特定的应用场合进行试验预选。硅烷偶联剂一般要用水和乙醇配成很稀的溶液(质量分数为0.005~0.02)使用,也可单独用水溶解,但要先配成质量分数为0.001的醋酸水溶液,以改善溶解性和促进水解;还可配成非水溶液使用,如配成甲醇、乙醇、丙醇或苯的溶液;也能够直接使用。硅烷偶联剂的用量与其种类和填料表面积有关,即硅烷偶联剂用量(g)=[填料用量(g)×填料表面积(m2·g- 1)]/硅烷最小包覆面积(m2·g- 1)。如果填料表面积不明确,则硅烷偶联剂的加入量可确定为填料量的1%左右。

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、粘合、成型,其中阳离子型硅烷偶联剂在兼具降低粘度和起偶联作用方面最有效。

硅烷偶联剂的应用十分广泛, 主要有以下几方面。

(1)用作表面处理剂,以改善室温固化硅橡胶与金属的粘合性能;

(2)用于无机填料填充塑料时,可以改善其分散性和粘合性;

(3)用作增粘剂,在水电站工程中提高水泥与环氧树脂的粘合性;

(4)用作密封剂,具有耐水、耐高温、耐气候等性能,用于氟橡胶与金属的粘合密封;

(5)用作单组分硅橡胶的交联剂;

(6)用作难粘材料聚烯烃(如 PE, PP) 和特种橡胶( 如硅橡胶、EPR、CR、氟橡胶)的粘合促进剂。

2 钛酸酯偶联剂

钛酸酯偶联剂最早出现于20世纪70年代。1974年12月美国Kenrich 石油化学公司报道了一类新型的偶联剂, 它对许多干燥粉体有良好的偶联效果。此后加有钛酸酯偶联剂的无机物填充聚烯烃复合材料相继问世。目前钛酸酯偶联剂已成为复合材料不可缺少的原料之一。

2.1 结构和作用机理

(1)结构

钛酸酯偶联剂按其化学结构可分为4类:单烷氧基脂肪酸型、磷酸酯型、螯合型和配位体型。

钛酸酯偶联剂的分子式为:具有如下功能。

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。填料界面上的水和自由质子(H+) 是与偶联剂起作用的反应点。

②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。

③ X 是与钛氧键连接的原子团,或称粘合基团,决定着钛酸酯偶联剂的特性。这些基团有烷氧基、羧基、硫酰氧基、磷氧基、亚磷酰氧基、焦磷酰氧基等。

④R/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, 提高材料的冲击强度, 降低填料的表面能,使体系的粘度显著降低,并具有良好的润滑性和流变性能。

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。

⑥n反映了钛酸酯偶联剂分子含有的官能团数。

(2)作用机理

1977年, Monte S J 等提出钛酸酯偶联剂能在填料表面形成单分子膜。Han C D 等提出偶联剂在填充体系中具有增塑作用和界面粘合作用。钛酸酯偶联剂能在无机物界面与自由质子(H+)反应,形成有机单分子层。由于界面不形成多分子层及钛酸酯偶联剂的特殊化学结构,生成的较低表面能使粘度大大降低。用钛酸酯偶联剂处理过的无机物是亲水和亲有机物的。将钛酸酯偶联剂加入聚合物中可提高材料的冲击强度, 填料添加量可达50%以上,且不会发生相分离。

以上是单分子层理论,还有化学键理论、浸润效应和表面能理论、可变形层理论、约束层理论、酸碱反应理论等。钛酸酯偶联剂的作用机理较为复杂,到目前为止人们已进行了相当多的研究,提出了多种理论,但至今尚无完整统一的认识。

2.2 应用

钛酸酯偶联剂的预处理法有两种:①溶剂浆液处理法,即将钛酸酯偶联剂溶于大量溶剂中,与无机填料接触, 然后蒸去溶剂;②水相浆料处理法,即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。在使用钛酸酯偶联剂时要注意以下几点。

(1)用于胶乳体系中,首先将钛酸酯偶联剂加入水相中,有些钛酸酯偶联剂不溶于水,需通过采用季碱反应、乳化反应、机械分散等方法使其溶于水。

(2)钛酸酯用量的计算公式为:钛酸酯用量=[填料用量(g)×填料表面积(m2·g-1)]/钛酸酯的最小包覆面积(m2·g-1)。其用量通常为填料用量的0.5% ,或为固体树脂用量的0.25% ,最终由效能来决定其最佳用量。钛酸酯偶联剂用量一般为无机填料的0﹒25%~ 2%。

(3)大多数钛酸酯偶联剂特别是非配位型钛酸酯偶联剂,能与酯类增塑剂和聚酰树脂进行不同程度的酯交换反应, 因此增塑剂需待偶联后方可加入。

(4)螯合型钛酸酯偶联剂对潮湿的填料或聚合物的水溶液体系的改性效果最好。

(5)钛酸酯偶联剂有时可以与硅烷偶联剂并用以产生协同效果。但是,这两种偶联剂会在填料界面处对自由质子产生竞争作用。

(6)单烷氧基钛酸酯偶联剂用于经干燥和煅烧处理过的无机填料时改性效果最好。

碳酸钙在橡胶、塑料工业中是一种很重要的填料。通过钛酸酯偶联剂对其改性, 可大大增强碳酸钙的用量,提高其对橡胶的补强作用。钛酸酯偶联剂还大量用于其它无机填料的表面改性中,特别是在磁性复合材料和磁性记录材料方面的应用, 具有高填充性、耐热性,可提高磁性粒子与树脂的粘合性、弹性及磁性的稳定性;用于导电性复合材料或涂料中,通过利用铜粉作导电基质,可提高材料的分散性、耐湿性、致密性和导电性; 加入PVC、丙烯腈–丁二烯–苯乙烯共聚物(ABS)、PS、PE、PC、聚砜、聚酰胺、聚酰亚胺等树脂中,可降低燃烧时的发烟性能;用于绝缘电缆包皮,可改善其耐潮湿性及耐磨性。

3 铝酸酯偶联剂

铝酸酯偶联剂是由福建师范大学研制的一种新型偶联剂,其结构与钛酸酯偶联剂类似, 分子中存在两类活性基团,一类可与无机填料表面作用;另一类可与树脂分子缠结,由此在无机填料与基体树脂之间产生偶联作用。铝酸酯偶联剂在改善制品的物理性能, 如提高冲击强度和热变形温度方面, 可与钛酸酯偶联剂相媲美; 其成本较低, 价格仅为钛酸酯偶联剂的一半, 且具有色浅、无毒、使用方便等特点,热稳定性能优于钛酸酯偶联剂。

章文贡等通过采用各种偶联剂对碳酸钙进行改性得出以下结论:

(1)经铝酸酯偶联剂改性的活性碳酸钙具有吸湿性低、吸油量少、平均粒径较小、在有机介质中易分散、活性高等特点;

(2)铝酸酯偶联剂的热稳定性优于钛酸酯偶联剂,基本上不影响原碳酸钙的白度;

(3)经铝酸酯偶联剂改性的活性碳酸钙广泛适用于填充 PVC, PE, PP, PU 和 PS 等塑料, 不仅能保证制品的加工性能和物理性能, 还可增大碳酸钙的填充量,降低制品成本。

三、小节偶联剂的应用

偶联剂的应用无机填料在使用前一般都要用偶联剂进行处理表面,使亲水性的无机填料表面亲油化,从而改善与布分子材料的亲和性,有利于改善加工性,增加填充量,降低成本,提高产品质量。

因为偶联剂品种规格较多,填料也有很多品种,对于同样的聚合物可以选择多样化的填料和偶联剂,应该考虑应用效果,同时考虑用量及成本等综合因素,现分别介绍如下。

1.硅烷偶联剂,

主要用于玻璃纤维和顺粒状的含硅填料在热固性塑料中,也可用于聚烯烃,聚苯乙烯,聚酰胺,聚碳酯等热塑性塑料中,但效果较差,在无机填料中,硅烷偶联剂不适宜作为碳酸钙填充塑料的偶联剂。

以硅烷改性的有机聚合物作为类似聚合物的偶联剂可获得最佳相容性,从而可获得最佳性能的复合材料。

当用硅烷偶联剂的有机溶剂处理玻璃纤维时,掺加胺类催化剂能提高硅烷与玻纤表面的

缩合程度,并使硅烷处理的玻璃微珠填充的聚酯复合材料的性能获得改性。

2.钛酸酯偶联剂对填料的适用范围很广,大多数无机填料经其处理后在聚合物中有较好的应用效果,尤其是聚烯烃等热塑性塑料,即使用玻纤增强也能获得较为满意的结果。

3.铝酸酯偶联剂,用它处理的活性碳酸钙广泛适用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯和聚氨酯等填充塑料中,降低制品成本,填充量大。碳酸钙经铝酸酯处理后,其表面覆盖了一层偶联剂分子,与有机树脂的亲和性增大,从电镜中可以观察到,活性碳酸钙与树脂“交联”现象。

偶联剂在填料填充塑料复合体系中的添加方法,一般是先将一定配比的偶联剂与填料先进行混合预处理,使偶联剂能“包覆”在填料颗粒表面,然后将其加入塑料中混炼挤出造粒,这样不仅可以充分发挥偶联剂的作用,也可以节省用量,其工艺过程如下：

也有将偶联剂,填料及树脂等投入一起混合,然后挤出造粒,这种方法较简单,但是不能完全发挥偶联剂的作用。

增强塑料的加工过程中,使用的玻纤一般在生产厂家已经将偶联剂预处理其表面,所以一般不必另加偶联剂。对于一些非极性树脂,像聚丙烯等,在增强或填充体系中加入双马来酰亚胺或过氧化物协同剂,可以增加聚合物与无机物表面的偶联剂之间的作用,使复合材料交联,增加相容性和分散性,提高力学性能。

总之，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，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。

四、参考文献

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[6] 章文贡,陈田安,陈文定.铝酸酯偶联剂改性碳酸钙的性能与应用[J].中国塑料,1988, 2(1):3.

常用硅烷偶联剂 (2)

常用硅烷偶联剂——K H550、KH560、KH570、KH792、DL602 1.KH550 KH550硅烷偶联剂CAS号：919-30-2 一、国外对应牌号 A-1100（美国联碳），Z-6011（美国道康宁），KBM-903（日本信越）。本品有碱性，通用性强，适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。二、化学名称分子式：名称：γ-氨丙基三乙氧基硅烷别名：3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺【3-TriethoxysilylpropylamineAPTES】， γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷【3-AminpropyltriethoxysilaneAMEO】分子式：NH2(CH2)3Si(OC2H5)3 分子量：221.37 分子结构：三、物理性质:

外观：无色透明液体密度（ρ25℃)：0.946 沸点：217℃ 折光率nD25:1.420 溶解性：可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂；可溶于水。在水中水解，呈碱性。本品应严格密封，存放于干燥、阴凉、避光的室内。四、KH550主要用途：本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、聚碳酸酯等热塑性和热固体树脂，能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。本品是优异的粘结促进剂，可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料，可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性，也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。在树脂砂铸造中，本品增强树脂硅砂的粘合性，提高型砂强度抗湿性。在玻纤棉和矿物棉生产中，将其加入到酚醛粘结剂中，可提高防潮性及增加压缩回弹性。在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂的酚醛粘合剂的粘结性及耐水性。 2.KH560

硅烷偶联剂kh

硅烷偶联剂kh570 一、概述：偶联剂kh570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。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，同时还可以防止不与其它介质向界面渗透，改善了界面状态，有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。化学名称：γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷化学结构式:CH3CCH2COO(CH2)3Si(OCH3)3 对应牌号：中科院KH-570、美国联碳公司A-174、美国道康宁公司Z-603、日本信越公司KBM-503 典型特征：偶联剂570为甲基丙烯酰氧基官能团硅烷，外观为无色或微黄透明液体,溶于丙酮、苯、乙醚、四氯化碳，与水反应。沸点为255℃,密度P25'g/m1：1.040,折光率ND:1.429,闪点：88℃，含量为≥97% 二、应用领域： 1、用于玻璃纤维的表面处理，能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显着。目前，

在玻璃纤维中使用硅烷偶联剂已相当普遍，用于这一方面的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50％，其中用得较多的品种是乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。 2、用于无机填料填充塑料。可预先对填料进行表面处理，也可直接加入树脂中。能改善填料在树脂中的分散性及粘合力，改善工艺性能和提高填充塑料（包括橡胶）的机械、电学和耐气候等性能。 3、用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂，能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。硅烷偶联剂作为增粘剂的作用原理在于它本身有两种基团；一种基团可以和被粘的骨架材料结合；而另一种基团则可以与高分子材料或粘接剂结合，从而在粘接界面形成强力较高的化学键，大大改善了粘接强度。硅烷偶联剂的应用一般有三种方法：一是作为骨架材料的表面处理剂；二是加入到粘接剂中，三是直接加入到高分子材料中。从充分发挥其效能和降低成本的角度出发，前两种方法较好。三、使用方法 1、表面预处理法：将硅烷偶联剂配成0.5～1%浓度的稀溶液，使用时只需在清洁的被粘表面涂上薄薄的一层，干燥后即可上胶。所用溶剂多为水、醇、或水醇混合物，并以不含氟离子的水及价廉无毒的乙醇、异丙醇为宜。除氨烃基硅烷外，由其它硅烷偶联剂配制的溶液均需加入醋酸作水解催化剂，并将pH值调至3.5～5.5。长链烷基及苯基硅烷由于稳定性较差，不宜配成水溶液使用。氯硅烷及乙氧基硅烷水解过程中伴随有严重的缩合反应，也不宜配成水溶液或水醇溶液使用，而多配成醇

硅烷偶联剂的使用(完整篇)

硅烷偶联剂的使用（完整篇）一、选用硅烷偶联剂的一般原则已知，硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X，而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-Y。因此，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选，并应在既有经验或规律的基础上进行。例如，在一般情况下，不饱和聚酯多选用含CH2=CMeCOO、Vi及 CH2-CHOCH2O－的硅烷偶联剂；环氧树脂多选用含CH2－CHCH2O及H2N－硅烷偶联剂；酚醛树脂多选用含H2N－及H2NCONH－硅烷偶联剂；聚烯烃选用乙烯基硅烷；使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接可度受到一系列因素的影响，诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而，光靠试验预选有时还不够精确，还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本，硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用；对于难黏材料，还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。硅烷偶联剂用作增黏剂时，主要是通过与聚合物生成化学键、氢键；润湿及表面能效应；改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕3种体系：即（1）无机材料对有机材料；（2）无机材料对无机材料；（3）有机材料对有机材料。对于第一种黏接，通常要求将无机材料黏接到聚合物上，故需优先考虑硅烷偶联剂中Y与聚合物所含官能团的反应活性；后两种属于同类型材料间的黏接，故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。二、使用方法如同前述，硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料。后者经硅烷偶联剂处理，即可将其亲水性表面转变成亲有机表面，既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化，还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性，通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合。但是，硅烷偶联剂的使用效果，还与硅烷偶联剂的种类及用量、基材的特征、树脂或聚合物的性质以及应用的场合、方法及条件等有关。本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法，即表面处理法及整体掺混法。前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面；后法是将硅烷偶联剂原液或溶液，直接加入由聚合物及填料配成的混合物中，因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系。 1、硅烷偶联剂用量计算被处理物（基体）单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖，需先测定基体的Si－OH含量。已知，多数硅质基体的Si－OH含是来4-12个/μ㎡，因而均匀分布时，1mol硅烷偶联剂可覆盖约7500m2的基体。具有多个可水解基团的硅烷偶联剂，由于自身缩合反应，多少要影响计算的准确性。若使用Y3SiX处理基体，则可得到与计算值一致的单分子层覆盖。但因Y3SiX价昂，且覆盖耐水解性差，故无实用价值。此外，基体表面的Si-OH数，也随加热条件而变化。例如，常态下Si－OH数为5.3个/μ㎡硅质基体，经在400℃或800℃下加热处理后，则Si－OH值可相应降为2.6个/μ㎡或＜1个/μ㎡。反之，使用湿热盐酸处理基体，则可得到高Si－OH含量；使用碱性洗涤剂处理基体表面，则可形成硅醇阴离子。硅烷偶联剂的可润湿面积（WS），是指1g硅烷偶联剂的溶液所能覆盖基体的面积（㎡/g）。若将其与含硅基体的表面积值（㎡/g）关连，即可计算出单分子层覆盖所需的硅烷偶联剂用量。以处理填料为例，填料表面形成单分子

常用硅烷偶联剂介绍

常用硅烷偶联剂介绍 1. KH550 KH550硅烷偶联剂CAS号：919-30-2 一、国外对应牌号 A-1100（美国联碳），Z-6011（美国道康宁），KBM-903（日本信越）。本品有碱性，通用性强，适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。二、化学名称分子式：名称：γ-氨丙基三乙氧基硅烷别名：3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺【3-Triethoxysilylpropylamine APTES】， γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷【3-Aminpropyltriethoxysilane AMEO】分子式：NH2(CH2)3Si(OC2H5)3 分子量：221.37 分子结构：三、物理性质: 外观：无色透明液体密度（ρ25℃)：0.946 沸点：217℃

折光率nD25: 1.420 溶解性：可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂；可溶于水。在水中水解，呈碱性。本品应严格密封，存放于干燥、阴凉、避光的室内。四、KH550主要用途：本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、聚碳酸酯等热塑性和热固体树脂，能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。本品是优异的粘结促进剂，可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料，可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性，也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。在树脂砂铸造中，本品增强树脂硅砂的粘合性，提高型砂强度抗湿性。在玻纤棉和矿物棉生产中，将其加入到酚醛粘结剂中，可提高防潮性及增加压缩回弹性。在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂的酚醛粘合剂的粘结性及耐水性。 2. KH560 一、国外对应牌号：

硅烷偶联剂的使用方法

一、选用硅烷偶联剂的一般原则已知，硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X ，而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-丫。因此，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选，并应在既有经验或规律的基础上进行。例如，在一般情况下，不饱和聚酯多选用含CH2=CMeC、OOVi 及CH2-CHOCH－2O 的硅烷偶联剂；环氧树脂多选用含CH2- CHCH2及H2N-硅烷偶联剂；酚醛树脂多选用含H2N-及H2NC0NH硅烷偶联剂；聚烯烃选用乙烯基硅烷；使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接可度受到一系列因素的影响，诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而，光靠试验预选有时还不够精确，还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本，硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用；对于难黏材料，还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。硅烷偶联剂用作增黏剂时，主要是通过与聚合物生成化学键、氢键；润湿及表面能效应；改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕 3 种体系：即（1）无机材料对有机材料；（2）无机材料对无机材料；（3）有机材料对有机材料。对于第一种黏接，通常要求将无机材料黏接到聚合物上，故需优先考虑硅烷偶联剂中丫与聚合物所含官能团的反应活性；后两种属于同类型材料间的黏接，故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。二、使用方法如同前述，硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料。后者经硅烷偶联剂处理，即可将其亲水性表面转变成亲有机表面，既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化，还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性，通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合。但是，硅烷偶联剂的使用效果，还与硅烷偶联剂的种类及用量、基材的特征、树脂或聚合物的性质以及应用的场合、方法及条件等有关。本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法，即表面处理法及整体掺混法。前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面；后法是将硅烷偶联剂原液或溶液，直接加入由聚合物及填料配成的混合物中，因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系。 1、硅烷偶联剂用量计算被处理物（基体）单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖，需先测定基体的Si—OH含量。已知，多数硅质基体的Si —OH含是来4-12 个/卩叭因而均匀分布时，1mol硅烷偶联剂可覆盖约7500m2的基体。具有多个可水解基团的硅烷偶联剂，由于自身缩合反应，多少要影响计算的准确性。若使用丫3SiX处理基体，则可得到与计算值一致的单分子层覆盖。但因丫3SiX价昂，且覆盖耐水解性差，故无实用价值。此外，基体表面的Si-OH数，也随加热条件而变化。例如，常态下Si —OH数为5.3个/卩川硅质基体，经在400C或800C 下加热处理后，则Si —OH值可相应降为2.6个/卩卅或V 1个/卩讥反之，使用湿热盐酸处理基体，则可得到高Si —OH含量；使用碱性洗涤剂处理基体表面，则可形成硅醇阴离子。硅烷偶联剂的可润湿面积（WS，是指ig硅烷偶联剂的溶液所能覆

硅烷产品介绍

美国Momentive迈图产品硅烷偶联剂源自美国联合碳化（Union Carbide）公司。美国联合碳化公司经美国奥斯佳（OSi）、威科（Witco）、康普顿（Crompton）重组。在2003年8月正式被美国通用电气（GE）收购，在亚太区列入GE东芝有机硅部门。迈图高新材料集团，由美国阿波罗投资公司于2006年12月完成对GE高新材料集团的收购后正式创立。 SILQUEST?系列硅烷偶联剂乙烯基硅烷 A-171、A-151、A-172NT、A-2171、RC-1 氨基硅烷 A-1100、A-1102、A-1106、A-1110、A-1120、A-1128、A-1130、A-1170/Y-9627、A-1387、A-1637、A-2120、A-2639、Y-9669、A-Link 15 硫基/巯基 A-189、A-1891（橡胶和弹性体）、A-Link 599、A-1289（轮胎）、NXT（轮胎）脲基硅烷 A-1160、A-1524 环氧 A-186、A-187、A-1871、WetLink 78、CoatOSil 1770 异氰酸酯硅烷 A-Link 25、A-Link 35 甲基丙烯酸酯 A-174、CoatOSil 1757 硅烷酯 A-137、A-138、A-162、A-1230、A-1630A、A-Link 597、HDTMS --------------------------------------------------------------------------------------- Silquest? A-171? 硅烷偶联剂Silane coupling agent A-171 化学名称：乙烯基三甲氧基硅烷Vinyltrimethoxysilane

硅烷偶联剂使用说明

硅烷偶联剂使用说明一、选用硅烷偶联剂的一般原则已知，硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X，而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-Y。因此，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验预选，并应在既有经验或规律的基础上进行。例如，在一般情况下，不饱和聚酯多选用含CH2=CMeCOO、Vi及CH2-CHOCH2O－的硅烷偶联剂；环氧树脂多选用含CH2－CHCH2O及H2N－硅烷偶联剂；酚醛树脂多选用含H2N－及H2NCONH－硅烷偶联剂；聚烯烃多选用乙烯基硅烷；使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接可度受到一系列因素的影响，诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而，光靠试验预选有时还不够精确，还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本，硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用；对于难黏材料，还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。硅烷偶联剂用作增黏剂时，主要是通过与聚合物生成化学键、氢键；润湿及表面能效应；改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕3种体系：即（1）无机材料对有机材料；（2）无机材料对无机材料；（3）有机材料对有机材料。对于第一种黏接，通常要求将无机材料黏接到聚合物上，故需优先考虑硅烷偶联剂中Y与聚合物所含官能团的反应活性；后两种属于同类型材料间的黏接，故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。二、使用方法如同前述，硅烷偶联剂的主要应用领域之一是处理有机聚合物使用的无机填料。后者经硅烷偶联剂处理，即可将其亲水性表面转变成亲有机表面，既可避免体系中粒子集结及聚合物急剧稠化，还可提高有机聚合物对补强填料的润湿性，通过碳官能硅烷还可使补强填料与聚合物实现牢固键合。但是，硅烷偶联剂的使用效果，还与硅烷偶联剂的种类及用量、基材的特征、树脂或聚合物的性质以及应用的场合、方法及条件等有关。本节侧重介绍硅烷偶联剂的两种使用方法，即表面处理法及整体掺混法。前法是用硅烷偶联剂稀溶液处理基体表面；后法是将硅烷偶联剂原液或溶液，直接加入由聚合物及填料配成的混合物中，因而特别适用于需要搅拌混合的物料体系。 1、硅烷偶联剂用量计算被处理物（基体）单位比表面积所占的反应活性点数目以及硅烷偶联剂覆盖表面的厚度是决定基体表面硅基化所需偶联剂用量的关键因素。为获得单分子层覆盖，需先测定基体的

硅烷偶联剂的产品分类与用途

硅烷偶联剂介绍

目录 1 硅烷偶联剂 (1) 有机硅烷偶联剂的选择原则 (3) 偶联剂用量 (4) 硅烷偶联剂作用机理 (5) 硅烷偶联剂使用方法 (6) 硅烷偶联剂分类与用途 (7) 硅烷偶联剂A-151 (7) 硅烷偶联剂A-171 (8) 硅烷偶联剂A-172 (9) 硅烷偶联剂KH-540 (9) 硅烷偶联剂KH-550 (10) 硅烷偶联剂KH-551 (10) 硅烷偶联剂KH-560 (11) 硅烷偶联剂KH-570 (12) 硅烷偶联剂KH-580 (13) 硅烷偶联剂KH-602 (13) 硅烷偶联剂KH-791 (14) 硅烷偶联剂KH-792 (15) 硅烷偶联剂KH-901 (16) 硅烷偶联剂KH-902 (16) 硅烷偶联剂nd-22 (17) 硅烷偶联剂ND-42(南大42) (17) 硅烷偶联剂ND-43 (17) 硅烷偶联剂SI-69 (18) 苯基三甲氧基硅烷 (18) 苯基三乙氧基硅烷 (19) 甲基三乙氧基硅烷 (20)

钛酸酯偶联剂 (20) 钛酸酯偶联剂101(钛酸酯TTS) (20) 钛酸酯偶联剂102 (21) 钛酸酯偶联剂105 (21) 有机硅烷偶联剂的选择原则有机硅烷偶联剂的选择一般凭借对有机硅烷偶联剂侧试数据进行经脸总结，准确.地预测有机硅烷偶联剂是非常困难的。使用有机硅烷偶联剂后增大的键强度是一系列复杂因素的综合，如浸润、表面能、边界层的吸附、极性吸附，酸碱相互作用等. 预选有机硅烷偶联剂可遵循以下规津:不饱和聚醋可选用乙烯纂、环氧基及甲基丙烯陈氧基型有机硅烷偶联剂;环氧树脂宜选用环氧基或氨基型有机硅烷偶联剂;酚醛树脂宜选用氨基或服基型有机硅烷偶联剂;烯烃聚合物宜选用乙烯基型右机硅烷偶联剂;硫磺硫化的橡胶宜选用疏基型有机硅烷偶联剂等，一、选用硅烷偶联剂的一般原则已知，硅烷偶联剂的水解速度取于硅能团Si-X，而与有机聚合物的反应活性则取于碳官能团C-Y。因此，对于不同基材或处理对象，选择适用的硅烷偶联剂至关重要。选择的方法主要通过试验，预选并应在既有经验或规律的基础上进行。例如，在一般情况下，不饱和聚酯多选用含CH2=CMeCOOVi及CH2-CHOCH2O的硅烷偶联剂：环氧树脂多选用含CH2CHCH2O及H2N硅烷偶联剂：酚醛树脂多选用含H2N及H2NCONH硅烷偶联剂：聚烯烃多选用乙烯基硅烷：使用硫黄硫化的橡胶则多选用烃基硅烷等。由于异种材料间的黏接强度受到一系列因素的影响，诸如润湿、表面能、界面层及极性吸附、酸碱的作用、互穿网络及共价键反应等。因而，光靠试验预选有时还不够精确，还需综合考虑材料的组成及其对硅烷偶联剂反应的敏感度等。为了提高水解稳定性及降低改性成本，硅烷偶联剂中可掺入三烃基硅烷使用；对于难黏材料，还可将硅烷偶联剂交联的聚合物共用。硅烷偶联剂用作增黏剂时，主要是通过与聚合物生成化学键、氢键；润湿及表面能效应：改善聚合物结晶性、酸碱反应以及互穿聚合物网络的生成等而实现的。增黏主要围绕3种体系：即（1）无机材料对有机材料；（2）无机材料对无机材料；（3）有机材料对有机材料。对于第一种黏接，通常要求将无机材料黏接到聚合物上，故需优先考虑硅烷偶联剂中Y与聚合物所含官能团的反应活性：后两种属于同类型材料间的黏接，故硅烷偶联剂自身的反亲水型聚合物以及无机材料要求增黏时所选用的硅烷偶联剂。硅烷偶联剂牌号偶联剂应用领域偶联剂作用 KH-540 KH-550 胶黏剂行业●提高粘接力及粘接寿命 ●在潮湿和干燥的条件下仍具有良好的粘结效果●更佳的耐溶剂性、提高储存寿命 KH-560 KH-570 KH-792 Si-602 Si-563 KH-540 KH-550 涂料行业●有机聚合物和无机表面之间的附着力促进剂●粘合体系的交联剂和固化剂，共聚单体 ●填料和颜料的分散剂 ●在抗刮和抗腐蚀涂料中充当粘结组分及涂层 KH-560 KH-570 KH-792 Si-602 Si-563 A-151

常用硅烷偶联剂介绍

常用硅烷偶联剂介绍标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]

常用硅烷偶联剂介绍 1.KH550 KH550硅烷偶联剂CAS号：919-30-2 一、国外对应牌号 A-1100（美国联碳），Z-6011（美国道康宁），KBM-903（日本信越）。本品有碱性，通用性强，适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。二、化学名称分子式：名称：γ-氨丙基三乙氧基硅烷别名：3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺【3-TriethoxysilylpropylamineAPTES】， γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷【3-AminpropyltriethoxysilaneAMEO】分子式：NH 2(CH 2 ) 3 Si(OC 2 H 5 ) 3 分子量：221.37 分子结构：三、物理性质: 外观：无色透明液体密度（ρ25℃)：0.946

沸点：217℃ 折光率nD25:1.420 溶解性：可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂；可溶于水。在水中水解，呈碱性。本品应严格密封，存放于干燥、阴凉、避光的室内。四、KH550主要用途：本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、聚碳酸酯等热塑性和热固体树脂，能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。本品是优异的粘结促进剂，可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料，可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性，也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。在树脂砂铸造中，本品增强树脂硅砂的粘合性，提高型砂强度抗湿性。在玻纤棉和矿物棉生产中，将其加入到酚醛粘结剂中，可提高防潮性及增加压缩回弹性。在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂的酚醛粘合剂的粘结性及耐水性。 2.KH560 一、国外对应牌号： A-187（美国联碳公司）。

硅烷偶联剂

硅烷偶联剂一项目建设的目的：为减少单一产品的经营风险，改进有机硅主要产品的结构，考虑发展有机硅下游产品——硅烷偶联剂，降低经营风险，在市场占据有利形势。近几年，由于我国玻纤行业和子午线轮胎生产的快速发展，使得市场对硅烷偶联剂的需求量增长很快。我国的玻璃纤维产业属于朝阳产业，而随着建筑、机械、电子等玻璃纤维增强复合材料等应用领域的发展，使得我国的玻璃纤维产业正在进入新一轮高速发展期。预计“十一五”期间，玻纤生产量的发展速度将接近10%,2010年我国玻璃纤维量有望达到130万吨，对硅烷偶联剂的需求量将达到18000吨左右；加上橡胶行业及其他行业发展的需求，预计2010年国内硅烷偶联剂总需求量将达到25000吨以上。目前国内虽有多家硅烷偶联剂生产企业，但绝大多数企业生产规模小，而且产品档次较低，品种规格较少。因此，有条件的地区或企业建设较大型的多功能硅烷偶联剂生产线，提高我国硅烷偶联剂的生产水平是必要的。二概述 1 基本情况：硅烷偶联剂是一类具有特殊结构的低分子有机硅化合物，其通式为RSiX3，式中R代表氨基、巯基乙烯基、环氧基、氯丙基、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代表能够水解的基团，如卤素、烷氧基、酰氧基等。硅烷偶联剂是由三氯氢硅（HSiCl3）和带有反应性基团的不饱和烯烃在铂氨酸催化下加成，再经醇解而得。硅烷偶联剂既能与无机物中的羟基又能与有机聚合物中的长分子链相互作用，使两种不同性质的材料偶联起来，从而改善生物材料的各种性能。 2 用途：

硅烷偶联剂的应用大致可归纳为三个方面; (1) 用于玻璃纤维的表面处理。硅烷偶联剂能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，提高玻璃纤维增强复合材料的强度、抗水、抗气候等性能。2004年玻璃纤维使用的硅烷偶联剂约占其消耗总量的50%以上，其中用得较多的品种有乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷等。 (2) 用于无机填料的表面处理。硅烷偶联剂在对无机填料及树脂进行偶联时可预先对填料进行表面处理，也可直接加入树脂中，以改善填料在树脂中的分散性及粘合力，提高工艺性能和填充塑料（包括橡胶）的机械、电学和耐气候等性能。 (3) 用作密封剂、粘接剂和涂料的增粘剂。硅烷偶联剂能提高它们的粘接强度、耐水、耐气候等性能。硅烷偶联剂往往可以解决某些材料长期以来无法粘接的难题。 3 硅烷偶联剂的品种：硅烷偶联剂品种很多（常用硅烷偶联剂品种见下表），其中产量最大的是双-[3-（三乙氧基）硅丙基]四硫化物（Si-69或KH-846),它是由三氯氢硅、氯丙烯为原料催化合成γ-氯丙基三氯硅烷（它是生产多种硅烷偶联剂的中间产品），然后进行醇解得到γ-氯丙基三乙氧基硅烷，再与硫化物在一定条件下反应而制得。它是橡胶料行业中得到成功使用的多功能硅烷偶联剂，广泛应用在子线午轮胎及其它橡胶制品中。目前常用的硅烷偶联剂品种

常用硅烷偶联剂介绍

常用硅烷偶联剂介绍 1.KH550 KH550硅烷偶联剂CAS号：919-30-2 一、国外对应牌号 A-1100（美国联碳），Z-6011（美国道康宁），KBM-903（日本信越）。本品有碱性，通用性强，适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。二、化学名称分子式：名称：γ-氨丙基三乙氧基硅烷别名：3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺【3-TriethoxysilylpropylamineAPTES】， γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷【3-AminpropyltriethoxysilaneAMEO】分子式：NH 2(CH 2 ) 3 Si(OC 2 H 5 ) 3 分子量：221.37 分子结构：三、物理性质: 外观：无色透明液体密度（ρ25℃)：0.946

硅烷偶联剂反应机理

硅烷偶联剂在复合材料中作用原理硅烷偶联剂的作用机理比较复杂，人们对其进行了相当多的研究，提出了各种理论，但至今无完整统一的认识，主要有以下三种理论[]1.化学键理论。该理论认为：硅烷偶联剂的结构通式为YRSiX 3 ，R：烷基；Y：与聚合物反应的有机活性基团；X为与无机填料形成牢固化学键的亲水性基团。这两种性质差别很大的材料以化学键“偶联”起来，获得良好的粘结。这也是这类化合物被称为偶联剂的原因。2.浸润效应和表面能效应，在橡胶的制造中，基料与被粘物的良好浸润非常重要。如果能获得得完全的浸润，那么基料对高能表面物理吸附的粘结强度将远高于有机基料内聚强度，用硅烷偶联剂处理无机填料表面，会提高其表面张力，从而促使有机基料在无机物表面，会提高其表面张力，从而促使有机基料在无机物表面的浸润与展开。3.形态理论。无机填料上的硅烷偶联剂会以某种方式改变邻近有机聚合物的形态，从而改进粘结效果。可变形层理论认为，可产生一个挠性树脂层以缓和界面应力；而约束层理论则认为，硅烷可将聚合物结构“紧束”在相间区域中。根据Arkles提出的反应机理,硅烷偶联剂首先通过各种水分等发生水解,继而脱水缩合成为多聚体,再与无机表面的氢氧基发生水合,通过加热干燥,无机物表面发生脱水反应,最终被硅烷偶联剂覆盖。与此同时，偶联剂的有机活性基团与聚合物进行反应，制得复合材料。对于含氢氧基较多的无机填料，偶联剂的效果比较好。 Si69化学式为(C 2H 5 O) 3 -Si-(CH 2 ) 3 -S 4 -(CH 2 ) 3 -Si-(C 2 H 5 O) 3 ，其官能团是R－S 4 －R’，这种官能团在力的作用或高温下能够发生如下反应： R－S4－R’→R－S x＋S(4-x)－R’ (1≤x≤4) 这两种自由基能够将填料与橡胶分子连接起来，产生偶联作用，同时还可能在反应过程种释放出硫自由基，与橡胶分子发生交联反应，从而提高了胶料的交联密度，表现出较高的定伸应力和硬度。 Si69可能与填料及橡胶之间发生的反应 1.Si69先发生水解反应： (C2H5O)3-Si-(CH2)3-S4-(CH2)3-Si-(C2H5O) →→→ H2O

常用硅烷偶联剂

常用硅烷偶联剂 Document serial number【NL89WT-NY98YT-NC8CB-NNUUT-NUT108】

常用硅烷偶联剂——KH550、KH560、KH570、KH792、DL602 1.KH550 KH550硅烷偶联剂CAS号：919-30-2 一、国外对应牌号 A-1100（美国联碳），Z-6011（美国道康宁），KBM-903（日本信越）。本品有碱性，通用性强，适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。二、化学名称分子式：名称：γ-氨丙基三乙氧基硅烷别名：3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺【3-TriethoxysilylpropylamineAPTES】， γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷【3-AminpropyltriethoxysilaneAMEO】分子式：NH 2(CH 2 ) 3 Si(OC 2 H 5 ) 3 分子量：221.37 分子结构：三、物理性质: 外观：无色透明液体

密度（ρ25℃)：0.946 沸点：217℃ 折光率nD25:1.420 溶解性：可溶于有机溶剂，但丙酮、四氯化碳不适宜作释剂；可溶于水。在水中水解，呈碱性。本品应严格密封，存放于干燥、阴凉、避光的室内。四、KH550主要用途：本品应用于矿物填充的酚醛、聚酯、环氧、PBT、聚酰胺、聚碳酸酯等热塑性和热固体树脂，能大幅度提高增强塑料的干湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善填料在聚合物中的润湿性和分散性。本品是优异的粘结促进剂，可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘剂和密封材料，可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性，也适用于聚氨酯、环氧和丙烯酸乳胶涂料。在树脂砂铸造中，本品增强树脂硅砂的粘合性，提高型砂强度抗湿性。在玻纤棉和矿物棉生产中，将其加入到酚醛粘结剂中，可提高防潮性及增加压缩回弹性。在砂轮制造中它有助于改进耐磨自硬砂的酚醛粘合剂的粘结性及耐水性。 2.KH560 一、国外对应牌号： A-187（美国联碳公司）。 KBM-403（日本信越化学工业株式会社）二、化学名称及分子式化学名称：γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷

硅烷偶联剂si-69的介绍

硅烷偶联剂KH-845-4 简介KH-845-4是一种双官能团多硫有机硅烷, 主要是用于橡胶工业, 化学名称为[双(三乙氧基硅基丙基)四硫化物]。本品中的硅醇基团作用于填料(白炭黑、硅酸盐、粘土等)表面，能够改善填料的补强能力，同时也是硫化体系中改善交联性能的重要部分。物理性质外观：浅黄色液体分子量：539比重(25/25℃)：1.08闪点(℃))：>=100 用量每100份填料建议用量:白炭黑-----------3~13 份粘土和云母---------0.5~1.0 份单用于橡胶制品中, 它有以下作用：a 作为非黑色填料的偶联剂.b 保持硫化平衡以增加抗硫化返原性.c 作为硫化剂使其获得良好热老化性能. 偶联剂- 在粘土填料中加入少量的KH-845-4（0.5~1.0 phr），或在白炭黑颜料中加入少量的KH-845-4（1.0~4.0 phr），KH-845-4能够将非炭黑颜料和人造橡胶很好地联结起来，并能够增加模数和改善耐磨性。平衡硫化- KH-845-4分子结构中共有4个硫原子。在硫化温度下，KH-845-4和硫磺参与了多硫交联的反应过程。在硫化过程中KH-845-4中的四硫烷基团的交联速度和硫磺硫化中硫返原速度大体相同，所以能够抗硫化返原，并形成适当的抗硫化返原胶料。这称为平衡硫化。其中动态弯曲性能（如：发热性、裂纹延伸性等）都得到了明显改善。硫化剂- 用KH-845-4和一种秋兰姆促进剂替代NR, SBR, NBR混合物中所有的硫磺，所制成的产品除有很好的偶联效果外还有优良的热老化性能。KH-845-4 是一种在橡胶制品中有交联和活性催化作用的硅烷偶联剂.KH-845-4的作用理论基础是分子中的硅烷基团和非黑色颜料中的白炭黑、硅酸盐结构体偶合。这称为缩水反应。分子中的四个硫原子可以起到硫化/促进活性的作用，在硫化装置中增强或改变老化的类型。主要用途鞋类- 提高耐磨性- 提高耐切性和耐压性- 改善弯曲性滚筒- 提高耐磨性- 提高抗老化性能- 改善工艺加工性能- 提高承载力- 降低吸水性- 降低滞后性机械铸造产品- 增强模数- 增强热老化性能- 改善动力性能- 降低对极性溶剂的膨胀性- 填料的替代(以非黑色填料替代炭黑)胶管- 改善外表的耐磨性- 增强热老化性能- 增强模数- 增强增强剂之间的粘接性轮胎- 提高耐磨性- 降低滞后性- 增强模数- 改善工艺加工性能- 最大限度的提高粘接性能- 改善胎面耐磨性和热裂性- 改善胎体和填料的粘接性能- 改善轮胎缓冲层的粘接性能胶带扁型带- 提高耐磨性- 改善抗硫化返原性- 降低粘土替代炭黑的成本- 改善轮胎帘布的粘接性能- 增加抗挠寿命和模数V 型带- 增强模数- 提高耐磨性- 增加抗挠寿命- 改善加固物质的粘接性能硅烷偶联剂RSi-B对应于德固萨公司的X50S主要组分KH-845-4和炭黑N330的混合物(质量比1:1).硅烷偶联剂RSi-S对应于德固萨公司的X50主要组分KH-845-4和白炭黑的混合物(质量比1:1).

偶联剂作用机理与特点

偶联剂作用机理与特点了解钛酸酯结构和性能的关系，可以帮助你正确选用各类品种。四价元素是最好的分子建筑者，例如四价钛碳---构成了生命的基础。同样钛化学表明，四价钛可以使化学家们合成出各种分子类型的钛酸酯作为偶联剂，它们除了能为不同的填充剂和聚合物体系提供良好的偶联作用外，还显示其它各种功能。钛酸酯偶联剂的分子可以划分为六个功能区，它们在偶联机制中分别发挥各自的作用。六个功能区如下图所示：功能区①（RO)m -起无机物与钛偶联。钛酸酯偶联剂通过它的烷氧基直接和填料或颜料表面所吸附的微量羧基或羟基进行化学作用而偶联。由于功能区①基团的差异开发了不同类型偶联剂，每种类型对填料表面的含水量有选择性，各类型特点： 1、单烷氧基型；单烷氧基钛酸酯在无机粉末和基体树脂的界面上产生化学结合，它所具有的极其独特的性能是在无机粉末的表面形成单分子膜，而在界面上不存在多分子膜。因为依然具有钛酸酯的化学结构，所以在过剩的偶联剂存在下，使表面能变化，粘度大幅度降低，在基体树脂相由于偶联剂的三官能基和酯基转移反应，可使钛酸酯分子偶联，这就便于钛酸酯分子的变型和填充聚合物体系的选用。该类偶联剂（除焦磷酸型外）特别适合于不含游离水，只含化学键合水或物理键合水的干燥填充剂体系，如碳酸钙、水合氧化铝等。 2、单烷氧基焦磷酸酯型：该类钛酸酯适合于含湿量较高的填充剂体系，如陶土、滑石粉等，在这些体系中，除单烷氧基与填充剂表面的羟基反应形成偶联外，焦磷酸酯基还可以

分解形成磷酸酯基，结合一部份水。 3、配位型：可以避免四价钛酸酯在某些体系中的副反应。如在聚酯中的酯交换反应，在环氧树脂中与羟基的反应，在聚氨酯中与聚醇或异氰酸酯的反应等。该类偶联剂在许多填充剂体系中都适用，有良好的偶联效果，其偶联机理和单烷氧基型类似。 4、螫合型：该类偶联剂适用于高湿填充剂和含水聚合物体系，如湿法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸铝、水处理玻璃纤维、灯黑等，在高湿体系中，一般的单烷氧基型钛酸酯由于水解稳定性较差，偶联效果不高，而该型具有极好的水解稳定性，在此状态下，显示良好的偶联效果。功能区② -（--O……）--具有酯基转移和交联功能。该区可与带羧基的聚合物发生酯交换反应，或与环氧树脂中的羧基进行酯化反应，使填充剂、钛酸酯和聚合物三者交联。酯交换反应性受以下几个因素支配： 1、钛酸酯分子与无机物偶联部份的化学结构； 2、功能区③上的OX基团的化学结构； 3、有机聚合物的化学结构； 4、其它助剂如酯类增塑剂的化学性质。钛酸酯在聚烯烃之类的热塑性聚合物中不发生酯交换反应，但在聚酯，环氧树脂中或者在加有酯类增塑剂的软质聚氯乙烯塑料中，酯交换反应却有很大影响。酯交换反应的活性太高会造成不良后果，例如象KR-9S那样的钛酸酯，当加入到聚合物中后，能迅速发生酯交换反应，初期粘度急剧升高，使填充量大大下降，而象KR-12那样的钛酸酯、酯交换反应的活性低，没有初期粘度效应，但酯交换反应可随着时间逐渐进行，这样不但初期的分散性良好，而且填充量可大为增加。在涂料中可利用钛酸酯偶联剂的酯交换机制来交联固化饱和聚酯和醇酸树脂，从而可得到一种不泛黄的材料（因为不含不饱和结构），由于酯交换作用可以表现触变性，因此有较高酯交换活力的KR-9S具有触变性效果，TTS 也有一定程度的酯交换能力。功能区③ OX--连接钛中心的基团。

常用硅烷偶联剂介绍备课讲稿

常用硅烷偶联剂介绍

常用硅烷偶联剂介绍 1. KH550 KH550硅烷偶联剂 CAS号：919-30-2 一、国外对应牌号 A-1100（美国联碳），Z-6011（美国道康宁），KBM-903（日本信越）。本品有碱性，通用性强，适用于环氧、PBT、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等多种热塑性和热固性树脂。二、化学名称分子式：名称：γ-氨丙基三乙氧基硅烷别名：3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺【3-Triethoxysilylpropylamine APTES】， γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷【3-Aminpropyltriethoxysilane AMEO】分子式：NH2(CH2)3Si(OC2H5)3 分子量：221.37 分子结构：三、物理性质: 外观：无色透明液体密度（ρ25℃)：0.946 沸点：217℃

偶联剂的种类、特点及应用

偶联剂是一种重要地、应用领域日渐广泛地处理剂,主要用作高分子复合材料地助剂.偶联剂分子结构地最大特点是分子中含有化学性质不同地两个基团,一个是亲无机物地基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲有机物地基团,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地界面作用,从而大大提高复合材料地性能,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、胶鞋等产品地耐磨性和耐老化性能,并且能减小用量,从而降低成本.偶联剂地种类繁多,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、酯地偶联剂等,目前应用范围最广地是硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂. 硅烷偶联剂硅烷偶联剂是人们研究最早、应用最早地偶联剂.由于其独特地性能及新产品地不断问世,使其应用领域逐渐扩大,已成为有机硅工业地重要分支.它是近年来发展较快地一类有机硅产品,其品种繁多,结构新颖,仅已知结构地产品就有百余种.年前后由美国联碳()和道康宁( )等公司开发和公布了一系列具有典型结构地硅烷偶联剂年又由公司首次提出了含氨基地硅烷偶联剂;从年开始陆续出现了一系列改性氨基硅烷偶联剂世纪年代初期出现地含过氧基硅烷偶联剂和年代末期出现地具有重氮和叠氮结构地硅烷偶联剂,又大大丰富了硅烷偶联剂地品种.近几十年来,随着玻璃纤维增强塑料地发展,促进了各种偶联剂地研究与开发.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地合成与应用就是这一时期地主要成果.我国于世纪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. 结构和作用机理硅烷偶联剂地通式为(),式中为非水解地、可与高分子聚合物结合地有机官能团.根据高分子聚合物地不同性质应与聚合物分子有较强地亲和力或反应能力,如甲基、乙烯基、氨基、环氧基、巯基、丙烯酰氧丙基等.为可水解基团,遇水溶液、空气中地水分或无机物表面吸附地水分均可引起分解,与无机物表面有较好地反应性.典型地基团有烷氧基、芳氧基、酰基、氯基等;最常用地则是甲氧基和乙氧基,它们在偶联反应中分别生成甲醇和乙醇副产物.由于氯硅烷在偶联反应中生成有腐蚀性地副产物氯化氢,因此要酌情使用. 近年来,相对分子质量较大和具有特种官能团地硅烷偶联剂发展很快,如辛烯基、十二烷基,还有含过氧基、脲基、羰烷氧基和阳离子烃基硅烷偶联剂等.等利用硅烷偶联剂对碳纤维表面进行处理,偶联剂中地甲基硅烷氧端基水解生成地硅羟基与碳纤维表面地羟基官能团进行键合,结果复合材料地拉伸强度和模量提高,空气孔隙率下降.早在年美国大学地等在一份报告中指出,在对烷基氯硅烷偶联剂处理玻璃纤维表面地研究中发现,用含有能与树脂反应地硅烷基团处理玻璃纤维制成聚酯玻璃钢,其强度可提高倍以上.他们认为,用烷基氯硅烷水解产物处理玻璃纤维表面,能与树脂产生化学键.这是人们第一次从分子地角度解释表面处理剂在界面中地状态. 硅烷偶联剂由于在分子中具有这两类化学基团,因此既能与无机物中地羟基反应,又能与有机物中地长分子链相互作用起到偶联地功效,其作用机理大致分以下步:()基水解为羟基;()羟基与无机物表面存在地羟基生成氢键或脱水成醚键;()基与有机物相结合.