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偶联剂的分类及比较

偶联剂----这一名词在八十年代初,国内塑料、橡胶、涂料等行业对它还很陌生,少数工程技术人员仅仅从国外资料中见其报道,而如今,国内偶联剂生产厂家已数十家,年销售量已数千吨,品种也较多,目前主要有下列类型:
1、硅烷系列
2、钛酸酯系列
3、铝酸酯系列
4、锆酸酯系列
5、铝钛复合系列
6、其它系列(硼酸型、铝锆复合型等)

a 、硅烷与钛系的比较:
硅烷类偶联剂仅对含硅元素的填料有效,而钛偶联剂则对多种填料均适用,同时对适用树脂范围也广,而且它的作用并不限于使复合材料的强度提高,还能赋于一定程度的挠屈性,详情见表1,2,3 。

表1.1 钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂的比较

  钛酸酯 硅烷
① 对树脂的适用性
② 对无机填料的适用性
③ 性能上的主要性
④ 其他
热固性和热塑性树脂
适用范围广
不增加强度
赋予挠屈性
主要在加工工艺性能方面发挥作用
只适用于热固性树脂
适用范围有限
增加强度
赋予刚性
优、缺点很明显

表1.2 钛酸酯和硅烷化学结构的比较

符号细则 钛酸酯
R1-O-Ti-(O-X1-R2-Y)n
硅烷
(R1-O)2-Si-R2-Y
R-O 烷氧基 1个 3个
烷氧基螯合功能 不稳定
需要时消除即时的醇副产物 不能
形成单分子层 不能
水解能 中等~高
与CaCO3的反应 不能
过量时的不良影响 常有 偶尔有
-( 酯基转移反应-X-键合聚 酯 不能
不借助于不饱和结构实现 X-键合 不能
X1 邻接基团功能
必要时产生热稳定性 不能
磺酰基-触变性 不能
磷酸酯-阻燃性 不能
亚磷酸酯-防老化作用 不能
R2 R2基团的长度 长~短
降低粘度的作用 明显 无到中等
改进热塑性塑料抗冲击性能的作用 极佳 无到中等
闪点 高~中等
Y 官能团 3个 1个
n 三官能度 单官能度
水解稳定性 良~优 良~差

表1.3 偶联剂应用于填料效果的比较

  硅烷偶联剂 钛酸酯偶联剂
具有优良效果的 二氧化硅、玻璃 碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、二氧化钛等大部分无机填料
具有一定效果的 滑石粉、铁粉、氧化铝、氢氧化铝 氧化镁、氧化钙、云母、二氧化硅、玻璃等
效果较小的 石棉、氧化铁、二氧化钛、氧化锌 滑石粉、炭黑、木粉
无效的 碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、石墨、硼 石墨

b、钛、锆、铝偶联剂的比较
铝的反应活性比钛、锆大,由于活性强的,一般在贮存时也会发生反应,故贮存期短。
锆偶联剂的耐热性大于钛及铝偶联剂。详情见表1.4

表1.4 钛、锆、铝偶联剂的比较

性质 顺序
反应活性
贮存稳定性
耐化学药品性
价格
品种
(大)Al > Ti ≥ Zr (小)
(好)Ti = Zr > Al (不好
(好)Ti = Zr > Al (不好)
(低)Al> Ti > Zr (高)
(多)Ti > Al > Zr (少)

综合上面的比较,以及目前国内、国外市场广泛应用的多为钛系偶联剂,既销售面广,同时销售量也大,其主要特点如下:
1、使用范围广(塑料、橡胶、涂料、油墨、磁材料、颜料、填充料);
2、品种多(美国肯利奇Kenrich公司公布的便有近六十个牌号,国内目前也有数十个牌号);
3、贮存稳定(如水溶性品种可存放数年);
4、价格适中(绝对低于硅系,略高于铝系)。

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