什么是偶联剂及其选用原则？

　　什么是偶联剂?偶联剂是一种具有两种性质和结构的物质，其分子中的某些基团可以与无机材料表面的化学基团反应形成化学键;另一部分基团具有亲有机性，能与有机分子发生化学反应或产生强烈的分子间相互作用，使两种性质完全不同的材料牢固地结合在一起。由于大部分偶联剂可以对填料表面进行化学处理，效果非常好，可以有效改善无机填料在聚合物基体中的分散状态，提高填充聚合物材料的力学性能和使用性能。

　　偶联剂按生产厂家可分为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、锆酸酯偶联剂、双金属偶联剂(锆酸铝、铝钛复合偶联剂)、稀土偶联剂、含磷偶联剂、含硼偶联剂等。其中硅烷偶联剂研究和应用较早，钛酸酯偶联剂早在70年代末就出现了。对很多干粉都有很好的偶联效果。下面简单介绍生产中常用的偶联剂及其应用。

　　之所以称之为硅烷偶联剂，是因为其中心原子是硅(Si)，分子结构是R-Si-X3，其中R是疏水基团，如乙烯基、环氧基、氨基、甲基丙烯酸酯、硫酸根等。x是可水解的亲水基团，例如烷氧基、乙氧基和氯。添加量通常为填料的1%左右。

　　那么偶联剂的选择原则是什么呢?

　　其结构类似于钛酸酯偶联剂，分子中有两个活性基团，其中一个可以与无机填料表面相互作用。另一类会与树脂分子发生缠结，导致无机填料与基体树脂发生偶联。它颜色浅，无毒，使用方便。其热稳定性优于钛酸酯偶联剂，价格仅为钛酸酯偶联剂的一半。

　　铝酸酯偶联剂的用量一般为复合材料填料的0.3% ~ 1.0%。对于注塑或挤出成型的塑料硬质制品，约为填料的1.0%，对于其他工艺成型的制品、软质制品、发泡制品，约为填料的0.3% ~ 0.5%。氢氧化铝、氢氧化镁、白炭黑等高比表面积填料的用量为1.0% ~ 1.3%。

　　锆偶联剂不仅能促进无机和有机物质的结合，还能改善填料体系的性能。其特点是能显著降低填料体系的粘度，抑制填料颗粒间的相互作用，降低填料体系的粘度，从而提高体系的分散性，增加填充量。

　　锆偶联剂对碳酸钙、二氧化硅、氧化铝、二氧化钛和粘土具有良好的改性效果。主要适用于聚烯烃、聚酯、环氧树脂、尼龙、聚氨酯、合成橡胶等不同聚合物填充体系。

　　不饱和有机酸和三价铬原子形成配位金属络合物。在玻璃钢中有很好的应用效果。

　　有机铬偶联剂成本低，但品种单一，应用范围和偶联效果不如硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。主要原因是铬离子的毒性及其对环境的污染，导致目前用量逐渐减少。

　　铝化合物偶联剂以铝作为偶联剂的中心原子，降低了偶联剂中昂贵的钛的含量，降低了成本。它具有钛和铝偶联剂的特点，其偶联效果优于单钛酸盐、铝酸盐及其简单混合物。