教學(xué)第十一章偶聯(lián)劑922課件

第十一章偶聯(lián)劑

1第十一章偶聯(lián)劑1一二請在這里輸入您的主要敘述內(nèi)容整體概述三請在這里輸入您的主要敘述內(nèi)容請在這里輸入您的主要敘述內(nèi)容一二請在這里輸入您的主要敘述內(nèi)容整體概述三請在這里輸入您的主復(fù)合材料定義復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。在復(fù)合材料中，通常有一相為連續(xù)相，稱為基體；另一相為分散相，稱為增強材料。兩相之間存在著相界面。雖然復(fù)合材料的組分材料保持著其相對的獨立性，但其性能卻不是組分材料性能的簡單相加，而是相互“取長補短”，有著協(xié)同作用，極大的彌補了單一材料的缺點。在一定程度上講，它綜合了各種材料如纖維，樹脂，橡膠，金屬，陶瓷等的優(yōu)點。11/26/20223復(fù)合材料定義復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物復(fù)合材料的主要優(yōu)點比強度，比模量大（以碳纖維，硼纖維及有機纖維增強的聚合物基復(fù)合材料的比強度相當(dāng)于鈦合金的3－5倍，比模量相當(dāng)于金屬的4倍之多）耐疲勞性能好（聚合物基復(fù)合材料中纖維與基體的界面有能阻止材料受力所致的裂紋擴展的效果）減震性好（一是由于其具有高的自振頻率，二是由于復(fù)合材料的界面具有吸振能力，使材料的震動阻尼很高）過載時安全性好（當(dāng)過載時，一部分纖維斷裂，載荷會迅速重新分配到未破壞的纖維上）有很好的加工工藝性（有多種加工工藝如手糊成型，模壓成型，擠拉成型等）11/26/20224復(fù)合材料的主要優(yōu)點比強度，比模量大（以碳纖維，硼纖維及有機纖復(fù)合材料的分類按基體材料分主要有:聚合物基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料無機非金屬基復(fù)合材料（包括陶瓷基和水泥基5復(fù)合材料的分類按基體材料分主要有:5復(fù)合材料的分類按增強纖維種類分主要有玻璃纖維復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料有機纖維復(fù)合材料（包括芳香族聚酰胺纖維，芳香族聚酯纖維和高強度聚烯纖維等）金屬纖維陶瓷纖維6復(fù)合材料的分類按增強纖維種類分主要有6聚合物基體的作用把增強纖維粘在一起分配增強纖維間的載荷保護增強纖維不受環(huán)境的影響11/26/20227聚合物基體的作用把增強纖維粘在一起11/22/20227聚合物基體常用作基體的聚合物不飽和聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂耐高溫樹脂熱塑性聚合物輔助材料：固化劑，增韌劑，稀釋劑，催化劑等11/26/20228聚合物基體常用作基體的聚合物11/22/20228聚合物增強劑增量劑填料降低制品的成本、改善其功能的物質(zhì)顯著提高聚合物的力學(xué)性能增加重量降低成本？？？9聚合物增強劑增量劑填料？？？9無機填料增強PE耐輻射性能10無機填料增強PE耐輻射性能10復(fù)合材料的界面復(fù)合材料界面的重要性復(fù)合材料界面的理論復(fù)合材料界面的表征纖維表面處理11復(fù)合材料的界面復(fù)合材料界面的重要性11化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理形態(tài)的差異缺乏親和性粘度的顯著提高加工性能受到影響彼此之間混合不均、黏合力弱力學(xué)性能降低偶聯(lián)劑12化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理形態(tài)的差異缺乏親和性粘度的顯著提高加工性能受到復(fù)合材料的界面處理技術(shù)為了獲得好的界面粘結(jié)，通常要對增強材料的表面進行有針對性的處理，以改善其表面性能，獲得與基體的良好界面粘結(jié)。所謂表面處理，就是在增強體表面涂覆上一種稱為表面處理劑的物質(zhì)，這種表面處理劑包括浸潤劑及一系列偶聯(lián)劑和助劑等物質(zhì)，它有利于增強體與基體間形成一個良好的粘結(jié)界面，從而達(dá)到提高復(fù)合材料各種性能的目的。13復(fù)合材料的界面處理技術(shù)13偶聯(lián)劑及其作用機理

偶聯(lián)劑是這樣的一類化合物，它們的分子兩端通常含有性質(zhì)不同的基團，一端的基團與增強體表面發(fā)生化學(xué)作用或物理作用，另一端的基團則能和基體發(fā)生化學(xué)作用或物理作用，從而使增強體和基體很好地偶聯(lián)起來，獲得良好的界面粘結(jié)，改善了多方面的性能，并有效地抵抗了水的侵蝕。按化學(xué)組成，偶聯(lián)劑主要可分為有機鉻和有機硅兩大類，此外還有鈦酸酯等。何為偶聯(lián)劑？14偶聯(lián)劑及其作用機理何為偶聯(lián)劑？14(1)有機酸氯化鉻絡(luò)合物類偶聯(lián)劑有機酸氯化鉻絡(luò)合物簡稱鉻絡(luò)合物，這類絡(luò)合物通常是用堿式氯化鉻與羧酸反應(yīng)而制得。

2Cr(OH)Cl2+RCOOH→RCOOCr2(OH)Cl4+H2O這類鉻絡(luò)合物無水時的結(jié)構(gòu)式為：15(1)有機酸氯化鉻絡(luò)合物類偶聯(lián)劑這類鉻絡(luò)合物無水時的結(jié)構(gòu)式為沃蘭(Vo1an)，結(jié)構(gòu)式為：

沃蘭是一種有機酸鉻絡(luò)合物，它通常配成水、異丙醇或丙酮的溶液，該溶液是酸性的，一般是暗綠色，常用的是它的水溶液。16沃蘭(Vo1an)，結(jié)構(gòu)式為：沃蘭是一種有沃蘭處理劑與玻纖表面的作用可用如下過程表示：17沃蘭處理劑與玻纖表面的作用可用如下過程表示：171818

(2)有機硅烷類偶聯(lián)劑有機硅烷是一類品種很多，效果也很顯著的表面處理劑，其一般結(jié)構(gòu)通式為：RnSiX4-n

X基團與玻璃纖維表面的作用機理：硅烷偶聯(lián)劑處理玻璃纖維通常經(jīng)歷四個階段：①開始時在偶聯(lián)劑Si上的三個不穩(wěn)定的x基團發(fā)生水解；②隨后縮合成低聚體；③這些低聚體與基質(zhì)表面上的-OH形成氫鍵;④最后在干燥或固化過程中與基質(zhì)表面形成共價鍵并伴隨著少量的水。R為有機基團，是可與合成樹脂作用形成化學(xué)鍵的活性基團,如不飽和雙鍵、環(huán)氧基、氨基等；X為易水解的基團，如甲氧基、乙氧基等。n＝1，2，3絕大多數(shù)n＝119(2)有機硅烷類偶聯(lián)劑有機硅烷是一類品種很多，效202021212222三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑改善填料界面性質(zhì)的過程23三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑改善填料界面性質(zhì)的過程23硅烷偶聯(lián)劑改善含有含氧基團聚合物的過程24硅烷偶聯(lián)劑改善含有含氧基團聚合物的過程24硅烷偶聯(lián)劑改善含有含胺基聚合物的過程25硅烷偶聯(lián)劑改善含有含胺基聚合物的過程25硅烷偶聯(lián)劑改善含有含羥基聚合物的過程26硅烷偶聯(lián)劑改善含有含羥基聚合物的過程26預(yù)處理法：先用硅烷偶聯(lián)劑對無機填料進行表面處理，然后再加入到聚合物中。（1）干式處理：是在高速攪拌機中，首先加入無機填料，在攪拌的同時將預(yù)先配制的硅烷偶聯(lián)劑慢慢加入，并均勻分散在填料表面進行處理。（2）濕式處理：則是在填料的制作過程中，用硅烷偶聯(lián)劑處理液進行浸漬或?qū)⒐柰榕悸?lián)劑添加到填料的漿液中，然后再進行干燥。整體摻合法：即將硅烷偶聯(lián)劑摻入無機填料和聚合物中，并且一步完成配料。硅烷偶聯(lián)劑的使用方法27硅烷偶聯(lián)劑的使用方法27

由于實際使用中真正起到偶聯(lián)作用的是很少的偶聯(lián)劑所形成的單分子層，因此過多地添加硅烷偶聯(lián)劑是不必要的。硅烷偶聯(lián)劑的使用量與其種類以及填料的表面積有關(guān)。當(dāng)填料面積不確定時，偶聯(lián)劑的用量可以確定為填料的1%左右。硅烷偶聯(lián)劑的用量28硅烷偶聯(lián)劑的用量28A不飽和聚酯：最好選擇含甲基丙烯酸酯的硅烷。B環(huán)氧樹脂：大多數(shù)的含有機官能團的硅烷C酚醛樹脂：多數(shù)偶聯(lián)劑都適用D特種膠底：利用偶聯(lián)劑來提高無機物和有機聚合物表面的黏結(jié)

硅烷偶聯(lián)劑在改善和提高聚合物尤其是工程塑料優(yōu)良的機械性能方面發(fā)揮了重要的作用。

硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用性能

29A不飽和聚酯：最好選擇含甲基丙烯酸酯的硅烷。硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)

鈦酸酯偶聯(lián)劑分子通常含有一個烷氧基和三個長鏈分子結(jié)構(gòu)單元。當(dāng)偶聯(lián)劑與粉末填料混合作用時，烷氧基奪取填料表面的質(zhì)，而形成化學(xué)鍵，這樣在填料的表面覆蓋著偶聯(lián)劑的分子層。偶聯(lián)劑的另一端的三個結(jié)構(gòu)單元可與聚合物分子發(fā)生化學(xué)交聯(lián)和物理纏繞，因此偶聯(lián)劑可以使得填料和聚合物結(jié)合得很好，提高了整體材料的拉伸強度、伸長率、沖擊強度，同時由于降低了填料的表面能，改善了填料在樹脂中的分散能力。降低了整體材料的粘度，增加了填充量，減小了機械磨損，節(jié)約了動力消耗，降低了成本。30鈦酸酯偶聯(lián)劑分子通常含有一個烷氧基和三個長鏈分

(RO)為鈦酸酯和無機填料進行化學(xué)結(jié)合的官能團；

-Ti(Ox)部分為鈦酸酯的有機骨架，與聚合物的羧基之間進行相互交換，起酯基和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)；—X該部分是和分子核心軟相結(jié)合的基團，對鈦酸酯的性質(zhì)有著重要影響；

R’是長鏈分子基團，起纏繞作用，能與熱塑性樹脂纏繞結(jié)合在一起，改善沖擊性能；

Y為胺基、丙烯酸、經(jīng)基及末端氫原子等；m、n為官能團數(shù)。n＞2時為多官能團的鈦酸酯，可與多官能團的熱塑性及熱固性樹脂起作用。(RO)mTi-(OX-R’-Y)n31(RO)為鈦酸酯和無機填料進行化學(xué)結(jié)合的官能團；(RO

鈦酸酯偶聯(lián)劑R-O-Ti-(O-X-R’-Y)n與無機填料表面反應(yīng)與聚合物以及填料發(fā)生交聯(lián)決定特性的基團保證和聚合物的相容性決定特性的基團32鈦酸酯偶聯(lián)劑R-O-Ti-(O-X-R’-Y單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機理

是目前應(yīng)用廣泛的鈦酸酯偶聯(lián)劑，如三異硬酯酰基鈦酸異丙酯(TTS)。適合范圍：用于不含游離水，只含化學(xué)鍵合水或物理結(jié)合水的干燥填料體系。

Eg：碳酸鈣、水合氧化鋁等。要注意偶聯(lián)機理。

33單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機理33三異硬脂酰氧鈦酸異丙酯的偶聯(lián)過程34三異硬脂酰氧鈦酸異丙酯的偶聯(lián)過程34螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機理適用范圍：用于高濕填料和含水聚合物體系。Eg：濕法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸鋁、水處理玻璃纖維、炭黑等。這類偶聯(lián)劑分兩種基本類型：螯合100型和螯合200型。反應(yīng)示意如下：

35螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機理35螯合200型與填料表面的反應(yīng)式:

36螯合200型與填料表面的反應(yīng)式:36鈦酸酯偶聯(lián)劑的應(yīng)用預(yù)處理法和直接處理法預(yù)處理法方法：將鈦酸酯偶聯(lián)劑與惰性溶劑，如白油、石油醚、變壓器油等稀釋，配成一定濃度，然后與無機粉體填料均勻混合，在120℃左右干燥，最后與基體樹脂及其他添加劑均勻混合。作用：使鈦酸酯先與無機粉體填料發(fā)生偶聯(lián)作用，提高了偶聯(lián)劑的分解溫度，同時也避免了偶聯(lián)劑與其他物質(zhì)發(fā)生不必要的副反應(yīng)，保證了偶聯(lián)效果。37鈦酸酯偶聯(lián)劑的應(yīng)用37直接法將鈦酸酯偶聯(lián)劑、無機填料、基體樹脂、各種助劑直接一次性混合。特點：操作簡便；注意：必須嚴(yán)格控制工藝條件，否則鈦酸酯偶聯(lián)劑會分解失效，降低偶聯(lián)效果。

38直接法38

使用原則

（1）不要另外再添加表面活性劑，因為它會干擾鈦酸酯在填料表面上的反應(yīng)。（2）氧化鋅和硬酯酸具有某種程度的表面活性劑作用，故應(yīng)在鈦酸酯處理過的填料、聚合物以及增塑劑充分混合后再添加它們。（3）大多數(shù)鈦酸酯具有酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)活性，所以會不同程度地與酯類或聚酯類增塑劑反應(yīng)，因此酯類增塑劑一般在混煉后再摻和。39

使用原則

（1）不要另外再添加表面活性劑，因為它會干擾鈦酸（4）鈦酸酯及硅烷并用，有時會產(chǎn)生加和增效作用。（5）用螯合型鈦酸酯處理已浸漬國硅烷的玻璃纖維，可以產(chǎn)生雙層護套的作用。（6）單烷氧基鈦酸酯用于經(jīng)干燥和鍛燒處理過的無機填料，效果最好。（7）空氣潮氣（0.1～3%）的存在，能形成極佳的反應(yīng)位置，而不會產(chǎn)生有害的影響，如像Al2O3·3H2O中的結(jié)晶小，對偶聯(lián)劑也是有用的反應(yīng)位置。40（4）鈦酸酯及硅烷并用，有時會產(chǎn)生加和增效作用。40鈦酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑的比較

鈦酸酯硅烷對樹脂的實用性熱固性和熱塑性樹脂只適用于熱固性樹脂對無機填料的適用性適用范圍廣適用范圍有限性能上的主要特性不增加強度賦予撓曲性增加強度賦予剛性其它主要在加工工藝性能方面發(fā)揮作用

優(yōu)、缺點很明顯

41鈦酸酯偶聯(lián)劑和硅烷偶聯(lián)劑的比較

鈦酸酯硅烷對樹脂的實用性熱偶聯(lián)劑的作用機理

化學(xué)鍵合理論：該理論認(rèn)為偶聯(lián)劑含有一種化學(xué)官能團，能與玻璃纖維表面的硅醇基團或其他無機填料表面的分子作用形成共價鍵；此外，偶聯(lián)劑還含有至少一種別的不同的官能團與聚合分子聚合，以獲得良好的界面結(jié)合，偶聯(lián)劑就起著在無機相與有機相之間相互連接的橋梁似的作用。42偶聯(lián)劑的作用機理化學(xué)鍵合理論：該理論認(rèn)為偶聯(lián)劑含有一種化學(xué)可變形層理論：為了緩和復(fù)合材料冷卻時由于樹脂和填料之間熱收縮率的不同而產(chǎn)生的界面應(yīng)力，就希望與處理過的無機物鄰接的樹脂界面是一個揉曲性的可變形相，這樣復(fù)合材料的韌性最大。偶聯(lián)劑處理過的無機物表面可能會擇優(yōu)吸收樹脂中的某一配合劑，相間區(qū)域的不均衡固化，可能導(dǎo)致一個比偶聯(lián)劑在聚合物與填料之間的多分子層厚得多的撓性樹脂層，這一層就被稱之為可變形層。該層能松弛界面應(yīng)力，阻止界面裂縫的擴展，因而改善了界面的結(jié)合強度，提高了復(fù)合材料的機械性能。4343約束層理論與可變形層理論相對，約束層理論認(rèn)為在無機填料區(qū)域內(nèi)的樹脂應(yīng)具有某種介于無機填料和基質(zhì)樹脂之間的模量，偶聯(lián)劑的功能就在于將聚合物結(jié)構(gòu)“緊束”在相間區(qū)域內(nèi)。從增強后的復(fù)合材料的性能來看，要獲得最大的粘接力和耐水解性能，需要在界面處有一約束層。浸潤效應(yīng)和表面能理論在復(fù)合材料的制造中，液態(tài)樹脂對被粘物的良好浸潤是頭等重要的，如果能獲得完全浸潤，那么樹脂對高能表面的物理吸附將提供高于樹脂的內(nèi)聚強度的粘接強度。44約束層理論44

（1）膠粘劑與被粘物之間單位面積的次價鍵粘接力：

式中，、——分別是被粘物和膠粘劑的表示張力；、——分別是被粘物和膠粘劑的分子半徑；——為不平衡因子。偶聯(lián)性能驗證45偶聯(lián)性能驗證45提問與解答環(huán)節(jié)Questionsandanswers提問與解答環(huán)節(jié)添加標(biāo)題添加標(biāo)題添加標(biāo)題添加標(biāo)題此處結(jié)束語點擊此處添加段落文本.您的內(nèi)容打在這里，或通過復(fù)制您的文本后在此框中選擇粘貼并選擇只保留文字添加標(biāo)題添加添加添加標(biāo)題此處結(jié)束語點擊此處添加段落文本.謝謝您的觀看與聆聽Thankyouforwatchingandlistening謝謝您的觀看與聆聽第十一章偶聯(lián)劑

49第十一章偶聯(lián)劑1一二請在這里輸入您的主要敘述內(nèi)容整體概述三請在這里輸入您的主要敘述內(nèi)容請在這里輸入您的主要敘述內(nèi)容一二請在這里輸入您的主要敘述內(nèi)容整體概述三請在這里輸入您的主復(fù)合材料定義復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。在復(fù)合材料中，通常有一相為連續(xù)相，稱為基體；另一相為分散相，稱為增強材料。兩相之間存在著相界面。雖然復(fù)合材料的組分材料保持著其相對的獨立性，但其性能卻不是組分材料性能的簡單相加，而是相互“取長補短”，有著協(xié)同作用，極大的彌補了單一材料的缺點。在一定程度上講，它綜合了各種材料如纖維，樹脂，橡膠，金屬，陶瓷等的優(yōu)點。11/26/202251復(fù)合材料定義復(fù)合材料是由兩種或兩種以上物理和化學(xué)性質(zhì)不同的物復(fù)合材料的主要優(yōu)點比強度，比模量大（以碳纖維，硼纖維及有機纖維增強的聚合物基復(fù)合材料的比強度相當(dāng)于鈦合金的3－5倍，比模量相當(dāng)于金屬的4倍之多）耐疲勞性能好（聚合物基復(fù)合材料中纖維與基體的界面有能阻止材料受力所致的裂紋擴展的效果）減震性好（一是由于其具有高的自振頻率，二是由于復(fù)合材料的界面具有吸振能力，使材料的震動阻尼很高）過載時安全性好（當(dāng)過載時，一部分纖維斷裂，載荷會迅速重新分配到未破壞的纖維上）有很好的加工工藝性（有多種加工工藝如手糊成型，模壓成型，擠拉成型等）11/26/202252復(fù)合材料的主要優(yōu)點比強度，比模量大（以碳纖維，硼纖維及有機纖復(fù)合材料的分類按基體材料分主要有:聚合物基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料無機非金屬基復(fù)合材料（包括陶瓷基和水泥基53復(fù)合材料的分類按基體材料分主要有:5復(fù)合材料的分類按增強纖維種類分主要有玻璃纖維復(fù)合材料碳纖維復(fù)合材料有機纖維復(fù)合材料（包括芳香族聚酰胺纖維，芳香族聚酯纖維和高強度聚烯纖維等）金屬纖維陶瓷纖維54復(fù)合材料的分類按增強纖維種類分主要有6聚合物基體的作用把增強纖維粘在一起分配增強纖維間的載荷保護增強纖維不受環(huán)境的影響11/26/202255聚合物基體的作用把增強纖維粘在一起11/22/20227聚合物基體常用作基體的聚合物不飽和聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂耐高溫樹脂熱塑性聚合物輔助材料：固化劑，增韌劑，稀釋劑，催化劑等11/26/202256聚合物基體常用作基體的聚合物11/22/20228聚合物增強劑增量劑填料降低制品的成本、改善其功能的物質(zhì)顯著提高聚合物的力學(xué)性能增加重量降低成本？？？57聚合物增強劑增量劑填料？？？9無機填料增強PE耐輻射性能58無機填料增強PE耐輻射性能10復(fù)合材料的界面復(fù)合材料界面的重要性復(fù)合材料界面的理論復(fù)合材料界面的表征纖維表面處理59復(fù)合材料的界面復(fù)合材料界面的重要性11化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理形態(tài)的差異缺乏親和性粘度的顯著提高加工性能受到影響彼此之間混合不均、黏合力弱力學(xué)性能降低偶聯(lián)劑60化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理形態(tài)的差異缺乏親和性粘度的顯著提高加工性能受到復(fù)合材料的界面處理技術(shù)為了獲得好的界面粘結(jié)，通常要對增強材料的表面進行有針對性的處理，以改善其表面性能，獲得與基體的良好界面粘結(jié)。所謂表面處理，就是在增強體表面涂覆上一種稱為表面處理劑的物質(zhì)，這種表面處理劑包括浸潤劑及一系列偶聯(lián)劑和助劑等物質(zhì)，它有利于增強體與基體間形成一個良好的粘結(jié)界面，從而達(dá)到提高復(fù)合材料各種性能的目的。61復(fù)合材料的界面處理技術(shù)13偶聯(lián)劑及其作用機理

偶聯(lián)劑是這樣的一類化合物，它們的分子兩端通常含有性質(zhì)不同的基團，一端的基團與增強體表面發(fā)生化學(xué)作用或物理作用，另一端的基團則能和基體發(fā)生化學(xué)作用或物理作用，從而使增強體和基體很好地偶聯(lián)起來，獲得良好的界面粘結(jié)，改善了多方面的性能，并有效地抵抗了水的侵蝕。按化學(xué)組成，偶聯(lián)劑主要可分為有機鉻和有機硅兩大類，此外還有鈦酸酯等。何為偶聯(lián)劑？62偶聯(lián)劑及其作用機理何為偶聯(lián)劑？14(1)有機酸氯化鉻絡(luò)合物類偶聯(lián)劑有機酸氯化鉻絡(luò)合物簡稱鉻絡(luò)合物，這類絡(luò)合物通常是用堿式氯化鉻與羧酸反應(yīng)而制得。

2Cr(OH)Cl2+RCOOH→RCOOCr2(OH)Cl4+H2O這類鉻絡(luò)合物無水時的結(jié)構(gòu)式為：63(1)有機酸氯化鉻絡(luò)合物類偶聯(lián)劑這類鉻絡(luò)合物無水時的結(jié)構(gòu)式為沃蘭(Vo1an)，結(jié)構(gòu)式為：

沃蘭是一種有機酸鉻絡(luò)合物，它通常配成水、異丙醇或丙酮的溶液，該溶液是酸性的，一般是暗綠色，常用的是它的水溶液。64沃蘭(Vo1an)，結(jié)構(gòu)式為：沃蘭是一種有沃蘭處理劑與玻纖表面的作用可用如下過程表示：65沃蘭處理劑與玻纖表面的作用可用如下過程表示：176618

(2)有機硅烷類偶聯(lián)劑有機硅烷是一類品種很多，效果也很顯著的表面處理劑，其一般結(jié)構(gòu)通式為：RnSiX4-n

X基團與玻璃纖維表面的作用機理：硅烷偶聯(lián)劑處理玻璃纖維通常經(jīng)歷四個階段：①開始時在偶聯(lián)劑Si上的三個不穩(wěn)定的x基團發(fā)生水解；②隨后縮合成低聚體；③這些低聚體與基質(zhì)表面上的-OH形成氫鍵;④最后在干燥或固化過程中與基質(zhì)表面形成共價鍵并伴隨著少量的水。R為有機基團，是可與合成樹脂作用形成化學(xué)鍵的活性基團,如不飽和雙鍵、環(huán)氧基、氨基等；X為易水解的基團，如甲氧基、乙氧基等。n＝1，2，3絕大多數(shù)n＝167(2)有機硅烷類偶聯(lián)劑有機硅烷是一類品種很多，效682069217022三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑改善填料界面性質(zhì)的過程71三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑改善填料界面性質(zhì)的過程23硅烷偶聯(lián)劑改善含有含氧基團聚合物的過程72硅烷偶聯(lián)劑改善含有含氧基團聚合物的過程24硅烷偶聯(lián)劑改善含有含胺基聚合物的過程73硅烷偶聯(lián)劑改善含有含胺基聚合物的過程25硅烷偶聯(lián)劑改善含有含羥基聚合物的過程74硅烷偶聯(lián)劑改善含有含羥基聚合物的過程26預(yù)處理法：先用硅烷偶聯(lián)劑對無機填料進行表面處理，然后再加入到聚合物中。（1）干式處理：是在高速攪拌機中，首先加入無機填料，在攪拌的同時將預(yù)先配制的硅烷偶聯(lián)劑慢慢加入，并均勻分散在填料表面進行處理。（2）濕式處理：則是在填料的制作過程中，用硅烷偶聯(lián)劑處理液進行浸漬或?qū)⒐柰榕悸?lián)劑添加到填料的漿液中，然后再進行干燥。整體摻合法：即將硅烷偶聯(lián)劑摻入無機填料和聚合物中，并且一步完成配料。硅烷偶聯(lián)劑的使用方法75硅烷偶聯(lián)劑的使用方法27

由于實際使用中真正起到偶聯(lián)作用的是很少的偶聯(lián)劑所形成的單分子層，因此過多地添加硅烷偶聯(lián)劑是不必要的。硅烷偶聯(lián)劑的使用量與其種類以及填料的表面積有關(guān)。當(dāng)填料面積不確定時，偶聯(lián)劑的用量可以確定為填料的1%左右。硅烷偶聯(lián)劑的用量76硅烷偶聯(lián)劑的用量28A不飽和聚酯：最好選擇含甲基丙烯酸酯的硅烷。B環(huán)氧樹脂：大多數(shù)的含有機官能團的硅烷C酚醛樹脂：多數(shù)偶聯(lián)劑都適用D特種膠底：利用偶聯(lián)劑來提高無機物和有機聚合物表面的黏結(jié)

硅烷偶聯(lián)劑在改善和提高聚合物尤其是工程塑料優(yōu)良的機械性能方面發(fā)揮了重要的作用。

硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用性能

77A不飽和聚酯：最好選擇含甲基丙烯酸酯的硅烷。硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)

鈦酸酯偶聯(lián)劑分子通常含有一個烷氧基和三個長鏈分子結(jié)構(gòu)單元。當(dāng)偶聯(lián)劑與粉末填料混合作用時，烷氧基奪取填料表面的質(zhì)，而形成化學(xué)鍵，這樣在填料的表面覆蓋著偶聯(lián)劑的分子層。偶聯(lián)劑的另一端的三個結(jié)構(gòu)單元可與聚合物分子發(fā)生化學(xué)交聯(lián)和物理纏繞，因此偶聯(lián)劑可以使得填料和聚合物結(jié)合得很好，提高了整體材料的拉伸強度、伸長率、沖擊強度，同時由于降低了填料的表面能，改善了填料在樹脂中的分散能力。降低了整體材料的粘度，增加了填充量，減小了機械磨損，節(jié)約了動力消耗，降低了成本。78鈦酸酯偶聯(lián)劑分子通常含有一個烷氧基和三個長鏈分

(RO)為鈦酸酯和無機填料進行化學(xué)結(jié)合的官能團；

-Ti(Ox)部分為鈦酸酯的有機骨架，與聚合物的羧基之間進行相互交換，起酯基和烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)；—X該部分是和分子核心軟相結(jié)合的基團，對鈦酸酯的性質(zhì)有著重要影響；

R’是長鏈分子基團，起纏繞作用，能與熱塑性樹脂纏繞結(jié)合在一起，改善沖擊性能；

Y為胺基、丙烯酸、經(jīng)基及末端氫原子等；m、n為官能團數(shù)。n＞2時為多官能團的鈦酸酯，可與多官能團的熱塑性及熱固性樹脂起作用。(RO)mTi-(OX-R’-Y)n79(RO)為鈦酸酯和無機填料進行化學(xué)結(jié)合的官能團；(RO

鈦酸酯偶聯(lián)劑R-O-Ti-(O-X-R’-Y)n與無機填料表面反應(yīng)與聚合物以及填料發(fā)生交聯(lián)決定特性的基團保證和聚合物的相容性決定特性的基團80鈦酸酯偶聯(lián)劑R-O-Ti-(O-X-R’-Y單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機理

是目前應(yīng)用廣泛的鈦酸酯偶聯(lián)劑，如三異硬酯酰基鈦酸異丙酯(TTS)。適合范圍：用于不含游離水，只含化學(xué)鍵合水或物理結(jié)合水的干燥填料體系。

Eg：碳酸鈣、水合氧化鋁等。要注意偶聯(lián)機理。

81單烷氧基型鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機理33三異硬脂酰氧鈦酸異丙酯的偶聯(lián)過程82三異硬脂酰氧鈦酸異丙酯的偶聯(lián)過程34螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機理適用范圍：用于高濕填料和含水聚合物體系。Eg：濕法二氧化硅、陶土、滑石粉、硅酸鋁、水處理玻璃纖維、炭黑等。這類偶聯(lián)劑分兩種基本類型：螯合100型和螯合200型。反應(yīng)示意如下：

83螯合型鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機理35螯合200型與填料表面的反應(yīng)式:

84螯合200型與填料表面的反應(yīng)式:36鈦酸酯偶聯(lián)劑的應(yīng)用預(yù)處理法和直接處理法預(yù)處理法方法：將鈦酸酯偶聯(lián)劑與惰性溶劑，如白油、石油醚、變壓器油等稀釋，配成一定濃度，然后與無機粉體填料均勻混合，在120℃左右干燥，最后與基體樹脂及其他添加劑均勻混合。作用：使鈦酸酯先與無機粉體填料發(fā)生偶聯(lián)作用，提高了偶聯(lián)劑的分解溫度，同時也避免了偶聯(lián)劑與其他物質(zhì)發(fā)生不必要的副反應(yīng)，保證了偶聯(lián)效果。85鈦酸酯偶聯(lián)劑的應(yīng)用37直接法將鈦酸酯偶聯(lián)劑、無機填料、基體樹脂、各種助劑直接一次性混合。特點：操作簡便；注意：必須嚴(yán)格控制工藝條件，否則鈦酸酯偶聯(lián)劑會分解失效，降低偶聯(lián)效果。

86直接法38

使用原則

（1）不要另外再添加表面活性劑，因為它會干擾鈦酸酯在填料表面上的反應(yīng)。（2）氧化鋅和硬酯酸具有某種程度的表面活性劑作用，故應(yīng)在鈦酸酯處理過的填料、聚合物以及增塑劑充分混合后再添加它們。（3）大多數(shù)鈦酸酯具有酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)活性，所以會不同程度地與酯類或聚酯類增塑劑反應(yīng)，因此酯類增塑劑一般在混煉后再摻和。87

使用原則

（1）不要另外再添加表面活性劑，因為它會干擾鈦酸（4）鈦酸酯及硅烷并用，有時會產(chǎn)生加和增效作用。（5）用螯合型鈦酸酯處理已浸漬國硅烷的玻璃纖維，可以產(chǎn)生雙層護套的作用。（6）單烷氧基鈦酸酯用于經(jīng)干燥和鍛燒處理過的無機填料，效果最好。（7）空氣潮氣（0.1～3%）的存在，能形成極佳的反應(yīng)位置，而不會產(chǎn)生有害的影響，如像Al2O3·3H2O中的結(jié)晶小，對偶聯(lián)劑也是有用的反應(yīng)位置。88