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偶联剂

偶联剂的定义与分类

偶联剂是一种添加剂,用于改善高分子材料与填料之间的界面特性。这类添加剂具有两种性质不同的基团——一种能与高分子材料反应或具有良好相容性,另一种则能与无机材料或填料形成化学键。它们可以显著提高两种材料间的粘合性,并改进填充或增强高分子材料的性能。

常见种类
  1. 硅烷偶联剂:包括三氯乙烯基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷、γ-氨基丙基 三乙氧基硅烷等。
  2. 钛酸酯偶联剂:如钛酸四丁酯、三异硬脂酰基钛酸异丙酯等。
  3. 有机铬偶联剂,例如甲基丙烯酰铬络合物。
  4. 铝酸锆偶联剂及高分子偶联剂

这类偶联剂主要用于增强材料中作为增强剂和玻璃纤维表面处理。硅烷偶联剂还用于聚烯烃交联以及塑料、橡胶共混改性和增粘。

钛酸酯偶联剂

钛酸酯偶联剂由美国肯里奇公司于1975年开发,具有良好的热塑性聚合物与干燥填料的偶联效能。根据分子结构和与填充剂表面的偶联机理,可分为单烷氧基型、单烷氧基焦磷酸酯基型、螯合型及配位体型等四种基本类型。

硅烷偶联剂

硅烷偶联剂是最早且应用最广的一种,由美国联合碳化物公司开发。其化学式为RSiX3,其中R表示有机官能团,如乙烯基、乙氧基等;X表示水解性官能基,与甲氧基、乙氧基及无机材料发生偶联反应。

偶联剂在玻璃纤维增强聚酯树脂中的应用

解决玻璃纤维与树脂界面结合的关键技术是使用偶联剂实现化学键合。常见的两类偶联剂为有机硅化合物和有机铬络合物。

  • 有机硅偶联剂:结构一般式R4-nSiXn,其中R能与不饱和聚酯起反应,易水解基团与玻璃表面作用,生成共价键,提高复合材料的机械性能。
  • 有机铬络合物偶联剂,如甲基丙烯酸氯化铬,可通过自身水解后含有的羟基和硅烷醇与玻璃表面结合,将甲基丙烯酸基团向外伸出,便于与树脂进行化学键合。
中文名称 英文名称 CAS号 化学式 结构式图片
缩水甘油醚 glycerol triglycidyl ether 13236-02-7 C12H20O6
缩水甘油醚
巯基丙酸异辛酯 6-methylheptyl 3-mercaptopropanoate 89136-90-3 C11H22O2S
巯基丙酸异辛酯
二苯并环辛炔-马来酰亚胺(本品不在美国销售) DBCO-maleimide 1395786-30-7 C25H21N3O4
二苯并环辛炔-马来酰亚胺(本品不在美国销售)
二氯二(三丁基膦)镍(II) Dichlorobis(tributylphosphine)nickel(II) 15274-43-8 C24H56Cl2NiP2+2
二氯二(三丁基膦)镍(II)
N,N′-二叔丁基碳二亚胺 1,3-di-tert-butylcarbodiimide 691-24-7 C9H18N2
N,N′-二叔丁基碳二亚胺
N,N,N’,N’-四羟乙基乙二胺 2,2',2'',2'''-ethane-1,2-diylbisazanediyl-tetrakis-ethanol 140-07-8 C10H24N2O4
N,N,N’,N’-四羟乙基乙二胺
Ald-PEG5-叠氮化物 17-azido-3,6,9,12,15-pentaoxaheptadecanal 1446282-38-7 C12H23N3O6
Ald-PEG5-叠氮化物
5,7-二羟基-4-苯基香豆素 5,7-dihydroxy-4-phenyl-2H-1-benzopyran-2-one 7758-73-8 C15H10O4
5,7-二羟基-4-苯基香豆素
1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷 1,1,1-tris(4-hydroxyphenyl)ethane 27955-94-8 C20H18O3
1,1,1-三(4-羟基苯基)乙烷
—— [bis(tributylphosphine)nickeldichloride] 15274-43-8 C24H54Cl2NiP2
[bis(tributylphosphine)nickeldichloride]