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一文带你了解化工行业最重要的助剂之一——偶联剂

来源：发布时间：2022-02-24

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关于偶联剂，很多人对它的印象还处于染发剂中会出现的酚类、胺类，间苯二酚等一类的典型的偶联剂。但事实上，它在玻璃工艺、金属、陶瓷、胶黏剂工业等领域有着十分广泛的应用。

偶联剂最早由美国联合碳化物公司（UCC）为发展玻璃纤维增强塑料而开发。早在40年代，人们用它作为“粘合剂”或偶联剂，来改善有机树脂与无机表面的粘接，以达到改善聚合物性能的目的，就成为科技工作者的一大设想，并在实际应用中取得了较好的效果。因此自40年代初至60年代是偶联剂产生和发展时期，并形成了第一代硅烷类偶联剂。

偶联剂是指分子两端含有极性不同基团的化合物，它可以提高物品粘接强度，在玻璃工艺、金属、陶瓷、胶黏剂工业等领域有着十分广泛的应用。

偶联剂的分类

硅烷偶联剂

硅烷偶联剂是研究得最早且应用最广的偶联剂，由美国联合碳化物公司(U.C.C.)为发展玻璃纤维增强塑料而开发，已有30多年的历史。在分子中具有两种以上不同的反应基的有机硅单体，它可以和有机材料与无机材料发生化学键合(偶联)。

它的通式可写为RSiX3，其中：R是与聚合物分子有亲和力和反应能力的活性官能团，如乙烯基氯丙基、环氧基、甲基丙烯酰基、胺基和巯基等；X为能够水解的烷氧基，如甲氧基、乙氧基等。

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硅烷偶联剂用作表面处理剂，可以改善室温固化硅橡胶与金属的粘合性能；用于无机填料填充塑料时，可以改善其分散性和粘合性；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；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。

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。我国于80年代初期也对钛酸酯偶联剂进行了应用研究。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。

在钛酸酯偶联剂的应用中，钛酸酯偶联剂用量一般为无机填料的 0.125 %～2 %。钛酸酯偶联剂与硅烷偶联剂有协同效果，但要控制各自的用量。不同类型的钛酸酯偶联剂具有不同作用，能够取长补短，达到更满意的效果，必要时也可混合使用。

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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；并且其成本较低，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。

其它偶联剂

锆类偶联剂是含铝酸锆的低分子量的无机聚合物。它不仅可以促进不同物质之间的粘合，而且可以改善复合材料体系的性能，特别是流变性能。该类偶联剂既适用于多种热固性树脂，也适用于多种热塑性树脂。此外还有镁类偶联剂和锡类偶联剂。

我国的偶联剂发展现状

偶联剂是塑料加工行业的重要助剂之一，与其他改善型助剂相比用量较大。自20世纪60年代我国成功开发第一个偶联剂产品以来，已经形成了以硅烷类和钛酸酯类为主体，其他偶联剂为补充的偶联剂行业体系。

随着高性能和高功能化材料的迅速发展，偶联剂进入更广阔的应用领域。因此，硅烷偶联剂已成为有机硅工业、复合材料工业、高分子工业中不可缺少的助剂之一。随着行业壁垒的出现，企业想要异军突起，对偶联剂质量的把控成为关键。高分子行业等的发展也有赖于偶联剂的品质发展。

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