塑料用填料表面处理及偶联剂应用效果
偶联剂的种类和特点及应用[资料]
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偶联剂的种类和特点及应用偶联剂的种类和特点及应用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。
偶联剂分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物的基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲有机物的基团,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。
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(ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ)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]。
填料的表面处理方法
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12
铝酸酯偶联剂问世
1984年我国福建师范大学高分子系章文贡 等首创铝酸酯偶联剂，50多个品种。
合成工艺简单、产率高、无腐蚀、无污染、 色浅、无毒
热稳定性好 适用面宽 偶联效果好
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发展动向
问世50多年后，仍处于迅速发展状态 寻找更高效、更廉价的新型偶联剂 向多功能发展，逐渐形成专用化、系列化
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过氧化硅烷 阳离子硅烷 叠氮硅烷
适用于聚烯烃
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10
硅烷偶联剂适合处理
二氧化硅 云母 三水合氧化铝 硅灰石 玻璃纤维 高岭土
对碳酸盐、硫酸盐处理效果不佳
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钛酸酯偶联剂
1972年美国肯尼迪公司（Kenrich Inc.） 研制出TTC（三异硬酯酰基钛酸异丙酯）。
填料的表面处理方法
——偶联剂法
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1
4.5.1 概述
天然或人工合成无机填料——极性的，水 不溶性物质
有机高分子——极性极小
二者相容性不好——加工性能及使用性能 下降
必须对填料表面进行处理，使填料表面的 极性接近所要填充的高分子树脂，改善相 容性。
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2
所选用的表面处理剂
表面活性剂 偶联剂 有机高分子 无机物
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钛酸酯偶联剂
结构：
亲无机端 ——中心原子—— 亲有机端
(RO)4－n－Ti－(O－X－R’－Y)n 1.(RO)4－n：是易水解的短链烷氧基或对水 有一定稳定性的螯合基，可与填料表面的 单分子层结合水或羟基的质子作用而结合 于无机填料表面。
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2.(O－X－R’－Y)n ：是亲有机 基团。
偶联剂的种类特色及应用
偶联剂的种类、特点及应用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。
偶联剂分子结构的最大特点是分子中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物的基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲有机物的基团,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。
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RNSIX(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。
偶联剂及偶联剂在填料中的应用
偶联剂及偶联剂在填料中的应用1. 偶联剂的概念和作用1.1 偶联剂的概念偶联剂，即通过化学反应，使填料表面介质和催化剂吸附在一起，从而加强两者的相互作用的一种化学物质。
偶联剂有机活性物质，常由一个或多个活性羟基团、羧基团、胺基团等官能团连接而成。
它可以通过化学键的形式与填料表面的羟基、胺基等活性位点反应，在填料表面构建化学键，增加催化剂和催化剂载体的结合力，从而提高催化剂的稳定性、活性和选择性。
1.2 偶联剂的作用偶联剂作为催化剂载体表面的活性化合物，能够促进催化剂和催化剂载体的结合，有利于提高催化剂的稳定性、活性以及选择性，从而实现催化反应的高效进行。
2. 偶联剂在填料中的应用在催化剂制备过程中，选用合适的偶联剂可以提高催化剂的性能，特别是在填料中应用，偶联剂的作用更加明显。
2.1 偶联剂的应用方式偶联剂在填料中的应用方式主要有以下几种。
2.1.1 包覆法将偶联剂和催化剂混合，涂覆在填料载体上，通过化学反应将两者牢固结合在一起。
采用包覆法的优点是能够在填料表面生成高密度的活性位点，提高催化剂的活性和稳定性。
2.1.2 架桥法将偶联剂以分子桥的形式加入到填料载体内部，在活性位点与催化剂结合时，形成一个稳定的化学桥梁。
采用架桥法的优点是能够有效地促进催化剂和催化剂载体的结合，从而提高催化剂的稳定性和选择性。
2.1.3 热浸渍法在填料中引入偶联剂时，通过热浸渍法的方式，将催化剂与偶联剂混合，并溶解在有机溶剂中。
然后将填料浸泡在溶液中，使偶联剂和催化剂均匀地分布在填料表面上，并通过热处理使其生成化学键。
2.2 偶联剂在不同催化反应中的应用2.2.1 氢气化反应氢气化反应是一种重要的催化反应，是化工工业中广泛应用的催化反应之一。
在催化剂制备过程中，采用偶联剂可以有效地提高催化剂的稳定性和活性，从而提高催化剂的选择性和产率。
2.2.2 烷基化反应烷基化反应是一种重要的化学反应，广泛应用于烷烃的生产和化学物质的合成。
碳酸钙的表面处理改性及其在塑料中的应用
碳酸钙的表面处理改性及其在塑料中的应用摘要：碳酸钙是橡胶与塑料制品的填料，能够提升制品的耐磨性与耐热性，保证尺寸的稳定性与刚度，并提升制品可加工性，还能减少制品的经济成本。
碳酸钙粉末的表面在经过改性处理后，可以有效的获得塑料机体材料。
在降低塑料制品的经济成本，并改善部分性能的同时，对于获得性价比较高的填充塑料有着深远的意义。
本文在分析碳酸钙表面处理改性技术及机理的基础上，对改性碳酸钙在塑料制品中的应用进行研究，从而推动碳酸钙行业不断发展。
关键词：碳酸钙；表面处理改性；塑料；应用碳酸钙被应用在了PVC、PE、PP以及ABS等材料中，加入碳酸钙可以改善塑料制品中的部分性能，能够提升制品的使用范围，还能在塑料加工中减少一定的树脂收缩率，从而改变流态状态，提升粘度。
碳酸钙应用在塑料制品中，可以有效提升制品的性能，通过研究碳酸钙的表面处理改性及其在塑料中的应用，可以帮助企业充分明确塑料制品的综合品质，降低经济成本与碳酸钙的关系，明确碳酸钙表面处理改性，从而到达应用目标，促进碳酸钙应用范围扩大。
一、碳酸钙表面处理改性碳酸钙的表面处理是经过物理与化学的方式来吸附表面处理剂，或者键合在碳酸钙表面中，构成包膜，改善表面的性能。
随着时间的推移，人们对于碳酸钙的研究不断加深，在碳酸钙处理剂与处理方法上面已经有了很多的技术方法。
碳酸钙的表面处理方法主要可分为偶联剂、有机物、无机物等表面处理方式[1]。
通过研究，可以充分为碳酸钙的应用提供依据。
（一）偶联剂表面处理偶联剂表现处理主要是通过两性结构化合物来处理，分为硅烷类、铝酸酯类等，还可以应用锌酸酯、铬酸酯等作为表面处理。
偶联剂的作用机理是借助分子的一端基团和碳酸钙的表明出现反应，从而构成化学键合，但是另一端和聚合物相容产生物理缠绕，把不同的材料经过偶联剂的作用结合起来，从而改善塑料制品的机械、物理特性。
例如，钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等等[2]。
（二）有机物表面处理有机物表现处理分为脂肪酸或盐处理、磷酸酯处理、聚合物处理等等，不同的表面处理会通过不同的作用产生不一样的反应、性能，从而达到处理作用。
简述偶联剂的化学结构及作用
简述偶联剂的化学结构及作用全文共四篇示例，供您参考第一篇示例：偶联剂是一类广泛应用于化工领域的化学品，具有重要的作用。
它们常用于涂料、油墨、塑料等行业，能够有效地改善产品的质地和性能。
在这篇文章中，我们将简要介绍偶联剂的化学结构及作用。
偶联剂，又称作亲合剂或粘合剂，是一种能够在有机与无机材料之间建立化学键的化合物。
它们通常含有两个或多个活性基团，使其能够同时与有机物和无机物发生化学反应。
偶联剂的化学结构主要分为两大类：有机偶联剂和无机偶联剂。
有机偶联剂的典型结构包括硅烷基、氨基、羟基、酰胺基等。
这些基团能够与有机物和无机物表面的官能团发生化学反应，形成有机-无机键合，从而增强材料的附着力和耐久性。
无机偶联剂则通常是金属盐类，如铬酸盐、锡酸盐等，它们通过与无机表面形成化学键来实现偶联效果。
偶联剂在化工领域中发挥着重要作用。
它们能够改善涂料、油墨、塑料等材料的附着力和耐久性，提高产品的质量和性能；偶联剂还可以使得颜料和填料更好地分散和稳定，提高产品的色彩和光泽度；偶联剂还能够调节产品的流变性能，改善生产工艺和产品加工性能，在制备过程中起到重要辅助作用。
需要指出的是，偶联剂的使用需要严格控制其剂量和反应条件，以免对产品的质量产生负面影响。
在一些特定应用场合，偶联剂的残留物可能会对人体健康和环境造成潜在风险，因此在生产和使用过程中必须遵循相关的安全规范和法规。
偶联剂作为一种重要的化工助剂，在涂料、油墨、塑料等领域具有广泛的应用前景。
通过合理选择和使用偶联剂，可以有效地改善产品的性能和质量，满足市场需求，促进相关行业的发展和进步。
希望今后在偶联剂的研究和应用中，能够不断提高技术水平，推动偶联剂领域的创新与发展。
第二篇示例：偶联剂是一类广泛应用于化工领域的化学品，其化学结构和作用对于各种行业都具有重要意义。
本文将简要介绍偶联剂的化学结构及其作用。
偶联剂是一类分子中带有两个或更多活性基位点的化合物，其主要作用是在不同分子或不同部分之间形成化学键以达到连接或交联的目的。
硅烷偶联剂塑料的作用
硅烷偶联剂塑料的作用
硅烷偶联剂是一种功能化硅化合物，被广泛应用于塑料材料中。
它的作用主要有以下几个方面：
1. 提高塑料的耐热性和耐候性：硅烷偶联剂可以通过与塑料分子发生化学反应，将硅元素引入塑料分子链中，在塑料分子链上形成较稳定的硅-氧-碳键，从而提高塑料的耐热性和耐候性。
2. 提高塑料的力学性能：硅烷偶联剂可在塑料分子链上形成交联结构，增强塑料的强度、硬度和耐久性，使塑料具有更好的抗拉、抗压性能。
3. 改善塑料的界面相容性：硅烷偶联剂可以通过与填料表面发生化学反应，形成与填料之间的化学键或物理吸附作用，使填料与塑料之间的界面相容性得到改善，从而提高塑料的综合性能。
4. 增强塑料的润湿性：硅烷偶联剂可以在塑料表面形成一层额外的润湿层，使塑料表面具有更好的润湿性，提高塑料的润滑性和加工性能。
总之，硅烷偶联剂通过改善塑料的结构和界面相容性，能够提高塑料的耐热性、耐候性、力学性能和润湿性，从而改善塑料的综合性能。
填料及表面处理填料及其表面处理技术深度分析
高，耐热性好，密度低，并赋予制品良好的透
：
明性和较高的光泽度。某些纳米填料还赋予塑
料阻燃、自熄性及抗菌性。对于一些高黏度塑
料纳米填料还具有良好的加工改性功能，如用
纳米填料填充的纳米UHMWPE变得容易加工，
为用PE代替部分工程塑料创造了条件。
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第三节 增强材料
增强材料主要是指纤维状填料， 常用的
OR'
OH
OH
HO
R Si OH + HO
：
OH
HO
O R Si O
O
（2）钛酸酯偶联剂
钛酸酯偶联剂具有独特的结构，对于热
塑性塑料与干燥填料具有良好的偶联效果。
尤其对聚烯烃等热塑性塑料具有较好效果。
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根据分子结构与填料表面的偶联机理不同， 此类偶联剂有多种类型。
单烷氧基型：例如异丙基三异硬脂酰基钛酸酯 （TTS），其偶联机理为：
经选矿、粉碎或湿法研磨、分级与表面处理而
成。粒子形状不规则，相对密度为2.71，折光
率为1.65，吸油量为5%～精编内2容5%。
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轻质碳酸钙： 是用化学方法制成，多呈纺锤形棒状或针
状，粒径范围1.0～1.6µm，相对密度2.65，折 ： 光率为1.65，吸油量为20%～65%。
石灰石煅烧——石灰——熟石灰消化—— 石灰乳碳化——固液分离——干燥——包装
炭黑具有紫外线屏蔽作用，耐老化性能 越好，可降低制品的表面电阻率。
精编内容
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作为填料用炭黑，可以使用较大粒径的炉 法炭黑，一般为25～75µm；作为着色剂作用， 一般可选用色素炭黑。炭黑在聚合物（尤其 是橡胶）中兼有增强作用，因此在一定意义 上也可以说炭黑是一种增强材料。
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塑料用填料表面处理及偶联剂应用效果
[摘要]与塑料行业息息相关的填充剂的表面处理及偶联剂相关应用原理和效果。
[关键词]填料表面处理偶联剂作用机理
一、表面处理改性
在塑料加工和开发研制过程中，填充改性的技术应用越来越广泛。
聚合物加入一定量的无机填料，在不影响塑料质量情况下，可降低塑料制品的成本，还可起增强作用，同时又赋予塑料制品各种优良性能和特殊功能，从而扩大了塑料的应用范围。
目前在塑料中使用的无机填料种类很多，一般常用的有碳酸钙类、炭质类、纤维素类、硅酸盐类、二氧化硅类、氧化物类、金属粉等。
填料的含量通常占复合体系的5-80%，由于无机填料的种类、形状、表面结构以及聚合物之间的界面状态，对填充符合体系的加工性能和使用性能有较大影响。
因此有必要对无机填料进行表面处理，从而改善其在塑料中的应用效果。
二、填充剂的作用机理
聚合物添加了一定量的填充剂以后，其各种物质都会有一定变化，一般说填充剂的粒子形状、大小（也就是表面积）对复合材料的各种物性非常重要。
偶联剂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。
但有了偶联剂并不一定能成功应用，因为无机填料的表面经常是亲水性，它与油性聚合物无亲和性，有些聚合物中添加了填充剂后，有些性能有改善，有些性能则降低。
因此必须视具体用途选择填充剂，并通过表面处理来改善填充剂与聚合物的亲和性。
大幅度的提高物化性能。
采用偶联剂处理无机填料表面是目前应用最广泛的一种方法。
偶联剂的种类发展到现在已经有了很多比如：硅烷类类、钛酸酯类、磷酸酯类、铝酸酯类、硼酸酯类、铝钛复合类等等。
应用偶联剂不仅可以改善无机填料与聚合物之间的亲和性，降低其表面张力，促进良好的湿润和包覆作用，而且在界面上建立化学键合结构，从而形成最牢固和稳定的复合体系，因此无机填料表面处理的效果是有提高与聚合物之间的黏结强度和形成特殊的界面层等各种因素复杂的组合而体现出来的。
三、偶联剂的作用机理
偶联剂在提高复合材料性能方面效果显著，从实际应用中其作用机理归纳：改善树脂与无机物的湿润性；改善树脂与无机物的亲和性；是树脂与无机物形成化学键。
偶联剂其实也可以称之为特种表面处理剂，实际上是一种增加无机填料与有机聚合物之间亲和力的有机物质，大多数无机填料属亲水性与聚合物难以相容，如不经偶联剂处理，它们会造成相间分离，如经偶联剂处理，以使填料表面的亲水性改变成亲油物性，偶联剂在填料与聚合物之间通过物理缠绕或化学键合的方式使它们紧密相连，从而达到良好的机械强度，另一方面无机填料经过处理之后起团聚现象和团聚颗粒直径大小均有显著改善，所造成的直接效果是塑料的熔融指数大大下降，其加工性能、制品强度均有一定提高。
参考文献：
[1]周其凤，高分子科学与技术前沿课题，北京大学出版社出版日期：2004-5-1.
[2]张玉龙，齐贵亮，工程塑料改性技术，机械工业出版社出版日期：2007-1-1.
[3]王经武，塑料改性技术化学工业出版社，出版时间：2004-2-1.
[4]夏晓明，宋之聪，功能助剂，塑料，涂料，胶黏剂，化学工业出版社，出版时间：2004-1-1.
[5]邓如生，共混改性工程塑料，化学工业出版社出版时间：7/1/2003.
[6]孙文立，赵俊芳，石油化工厂实用材料手册，化学工业出版社出版时间：2/1/2004.。