偶联剂的作用是什么,一般怎样使用,什么是硅烷偶联剂？在复合材料中，有何作用 _生活知道

1、什么是硅烷偶联剂?在复合材料中,有何作用硅烷偶联剂在复合材料中的使用方法，大致可分为以下3种树脂内添加法、整体掺合法及无机材料表面预处理法。
树脂内添加法
将硅烷偶联剂直接或用有机溶剂稀释后与树脂混合。这种内添加法的作用机理是硅烷偶联剂从树脂中迁移到玻璃纤维或其他无机填料的表面，并与其作用。因为树脂中迁移到无机材料表面的硅烷偶联剂量，只相当于填料表面形成单分子层的量，所以硅烷偶联剂的量为树脂量的百分之一以及足够，优势百分之0.2也能得到很好的效果。对于不适用硅烷偶联剂预处理的无机增强材料，或在成形过程中树脂需要搅拌时，这种方法是比较简便和有效的。需要注意的是，由于硅烷偶联剂的加入而引起的树脂增稠、凝胶化现象，有时硅烷偶联剂也是一些树脂的交联剂，故应侧重选择。
整体掺合法
树脂与无机填料混合时，添加硅烷偶联剂，用量为百分之0.2到百分之2.在复合材料的生产中，还要配合其它助剂，要注意混合顺序。硅烷偶联剂在这些助剂添加前先与树脂和填料混合，可以获得更好的效果。为使硅烷偶联剂达到在树脂与填料界面间均匀分散，有时需将配制的基料作一定时间放置处理后使用。
无机材料表面预处理法
无机填料或增强材料用硅烷偶联剂预处理是复合材料生产中普遍采用的方法。在具体做法上，大致可分为湿法处理与干法处理两种。
1.湿法处理
用水或水-醇溶液稀释的硅烷偶联剂，能显著地改进处理效果，处理液中硅烷偶联剂浓度一般为百分之0.1到百分之0.5.处理玻璃纤维时，将经脱脂处理的玻璃纤维泡在处理液中，取出后风干，再110度到120度干燥处理5-10分钟。处理粉体无机填料时。先将填料用水分散成悬浮液状态，再加入硅烷偶联剂水溶液，搅拌后静置，分出水相后干燥处理。
2.干法处理
这是硅胶制品厂普遍采用的一种能在短时间内大量处理无机填料的一种方法，将硅烷偶联剂原液或稀释液加到用V形搅拌器强制搅拌的无机填料中，混合至均匀分散。为使填料表面得到均匀处理，硅烷偶联剂的添加，应在填料搅拌下分批少量加入。处理前，应核对填料所含水分，应有足够是硅烷偶联剂充分水解的量。

2、氯酸脂偶联剂的作用1/3
它在塑料配混中，偶联剂是改善合成树脂和无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂，偶联剂又被称为表面改性剂。它在塑料加工过程中可以降低合成树脂熔体的粘度，改善填充剂的分散度以提高加工性能，进而使制品获得良好的表面质量及机械，热和电性能。
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偶联剂的用途十分的广泛，我们在很多的领域都会见到偶联剂的身影，在玻纤，玻璃钢中，偶联剂常常被用于提高复合材料湿态物理机械强度，湿态电气性能，并改善玻纤的集束性，保护性和加工工艺。在胶粘剂和涂料中偶联剂可以提高湿态下的粘合力，耐候性，改善材料分散性，提高材料耐磨性和树脂的交联。
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铸造业中偶联剂可以提高树脂砂的强度，以实现高度，低发气。橡胶中偶联剂可以调高制品机械强度，耐磨性，湿态电气性能和流变性。偶联剂还可以提高湿态密封胶的粘合力，提高材料的分散性，制品耐磨性。防治中偶联剂可以使纺织品柔软丰满，提高其防水性，以及对染料的粘合力。
氯酸脂偶联剂适用于各种无机填料(如碳酸钙、硅灰石粉、滑石粉、淀粉、高岭土、膨润土、叶腊石粉、石膏粉、粉煤灰、海泡石、氧化铝等),无机阻燃剂(如氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、三氧化锑等)和颜料(如氧化铁红、锌钡白、钛白粉、氧化锌、立德粉等)的表面活化改性。经改性后的填料、阻燃剂、颜料，可适用于塑料、橡胶、涂料、油墨、层压制品和粘结剂等复合制品。

3、什么是硅烷偶联剂?在复合材料中,有何作用偶联剂,顾名思义,起到一个偶联的作用,通过它是两种性质不同的物质有效相连或亲合，如用于处理无机填料，使其有效分散在有机高分子材料基体中，也可以用作交联剂使橡胶或聚烯烃等交联，用作表面改性，是基材表面亲油/亲水/或带上反应基团。
这是由它的结构所决定的，如硅烷偶联剂中烷氧基可以同羟基反应，另外一端的有机基团（如氨基、环氧基、双键等）可以同有机物反应；钛酸酯或铝酸酯可以发生类似的反应。
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4、偶联剂的作用与用途偶联剂是一种具有特殊结构的有机硅化合物。在它的分子中，同时具有能与无机材料 ( 如玻璃、水泥、金属等 ) 结合的反应性基团和与有机材料 ( 如合成树脂等 ) 结合的反应性基团。常用的理论有化学键理论、表面浸润理论、变形层理论、拘束层理论等。偶联剂作表面改性剂，用于无机填料填充塑料时，可以改善其分散性和黏合性。
(1) 偶联改性是在粒子表面发生化学偶联反应，粒子表面经偶联剂处理后可以与有机物产生很好的相容性。施卫贤等用硅烷偶联剂 KH – 570 对磁性 Fe3O4 进行表面改性，并进一步对磁性复合粒子进行了分析和表征。用硅烷偶联剂 KH – 550 处理Fe3 O4磁性微粒；用扫描电镜检测改性微粒的表面特征。结果表明： Fe3 O4 和改性 Fe3O4 微粒均呈不规则形状，但改性 Fe3O4 微粒的分散性明显好于未改性 Fe3 O4 微粒，这是由于微粒表面的偶联剂阻止了 Fe3 O4 微粒间的团聚。Fe3O4 和改性 Fe3O4 的粒度测试结果表明：改性 Fe3O4 有较大的比表面积、较小的粒径。
硅烷偶联剂作为表面改性剂在金属防腐预处理上的应用是它的最新应用。要获得与金属基体结合良好的防腐涂层，必须选择合适的涂覆系统、制定合理的涂覆工艺、进行严格的表面预处理。进行表面预处理的方法有 2 种：①采用等离子体聚合方法在金属表面上沉积一层有机物薄膜，但该法成本高，使其推广应用受到限制；②采用有机硅烷偶联剂水溶液处理，在金属表面上沉积一层很薄的有机硅烷薄膜。由于硅烷偶联剂在水解后能形成三羟基的硅醇，醇羟基之间可以互相反应生成一层交联的致密网状疏水膜，由于这种膜表面有能够和树脂起反应的有机官能基团，因此会大大提高漆膜的附着力，抗腐蚀、抗摩擦、抗冲击的能力也随之提高。
(2) 在塑料研究和生产过程中，通常使用大量廉价的无机填料 ( 或增强剂 )。这不仅能增加塑料的质量，降低产品的成本，而且还能改善塑料制品的某些性能。然而，由于无机填料与有机聚合物在化学结构和物理形态上存在着显著的差异，两者缺乏亲和性，往往会使塑料制品的力学性能和成型加工性能受到影响。通过偶联剂与无机填料进行化学反应或物理包覆等方法，使填料表面由亲水性变成亲油性，从而达到与聚合物的紧密结合，使材料的强度、黏结力、电性能、疏水性、抗老化性能等显著提高。
有人曾用各种硅烷偶联剂对玻璃纤维表面进行处理，结果表明：含有氨基的偶联剂比不含氨基的偶联剂对玻璃纤维的表面处理效果好，因为偶联剂的氨基与添加剂以及基体中的氨基有亲和性，再加上起交联作用的助剂，使得复合材料的界面具有较好的粘合性，而没有氨基就没有这一功能；氨基还能与接枝的酸酐官能团反应，生成跨越界面的化学键，使界面的粘接强度提高，复合材料的整体性能提高。
偶联剂具有 2 种不同性质的基团，亲无机物基团可与无机物表面 ( 如玻璃、粉煤灰等含硅材料 ) 的化学基团反应，形成强固的化学键合；亲有机物基团可与有机物分子反应或物理缠绕，从而使有机与无机材料的界面实现化学键接，大幅度提高粘接强度。但偶联剂是否可“偶联” 2 种无机材料呢 ? 马一平首先做了有益的尝试，用硅烷偶联剂 KH -570 涂刷大理石，再抹水泥净浆，并进行宏观力学性能试验，测得劈拉强度提高达 57 % ～ 84 % 。还有人分别在砂浆和花岗岩表面涂抹硅烷偶联剂 KH- 570 溶液，再补新砂浆，结果显示拉伸强度可分别比不涂偶联剂时提高 38 %和 23 %，据此推测，界面层中可能产生了大量的化学键。
偶联剂在塑料配混中，改善合成树脂与无机填充剂或增强材料的界面性能的一种塑料添加剂。又称表面改性剂。它在塑料加工过程中可降低合成树脂熔体的粘度，改善填充剂的分散度以提高加工性能，进而使制品获得良好的表面质量及机械、热和电性能。其用量一般为填充剂用量的0.5～2% 。偶联剂一般由两部分组成：一部分是亲无机基团，可与无机填充剂或增强材料作用；另一部分是亲有机基团，可与合成树脂作用。

5、什么是偶联剂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，当玻璃纤维首次用作有机树脂的增强材料，制备目前广泛使用的玻璃钢时，发现当它们长期置于潮气中，其强度会因为树脂与亲水性的玻璃纤维脱粘而明显下降，进而不能得到耐水复合材料。鉴于含有官能团的有机硅材料是同时与二氧化硅（即玻璃纤维的主要成分）和树脂有两亲关系的有机材料及无机材料的“杂交”体，试用它作为“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。目前，工业上使用偶联剂按照化学结构分类可分为：硅烷类，钛酸酯类，铝酸酯类，有机铬洛合物，硼化物，磷酸酯，锆酸酯，锡酸酯等。它们广泛地应用在塑料橡胶等高分子材料领域之中
偶联剂的作用和效果以被人们认识和肯定，但界面上极少量的偶联剂为什么会对复合材料的性能产生如此显著的影响，现在还没有一套完整的偶联机理来解释。偶联剂在两种不同性质材料之间界面上的作用机理已有不少研究，并提出了化学键合和物理吸着等解释。其中化学键合理论是最古老却又是迄今为止被认为是比较成功的一种理论。
1. 化学结合理论
该理论认为偶联剂含有一种化学官能团，能与玻璃纤维表面的硅醇基团或其他无机填料表面的分子作用形成共价键；此外，偶联剂还含有一种别的不同的官能团与聚合分子键合，以获得良好的界面结合，偶联剂就起着在无机相与有机相之间相互连接的桥梁似的作用。
下面以硅烷偶联剂为例说明化学键理论。例如氨丙基三乙氧基硅烷，当用它首先处理无机填料时（如玻璃纤维等），硅烷首先水解变成硅醇，接着硅醇基与无机填料表面发生脱水反应，进行化学键连接，反应式如下：
硅烷中的基团水解――水解后羟基与无机填料反应――经偶联剂处理的无机料填进行填充制备复合材料时，偶联剂中的Y基团将与有机高聚物相互作用，最终搭起无机填料与有机物之间的桥梁。
硅烷偶联剂的品种很多，通式中Y基团的不同，偶联剂所适合的聚合物种类也不同，这是因为基团Y对聚合物的反应有选择性，例如含有乙烯基和甲基丙烯酰氧基的硅烷偶联剂，对不饱和聚酯树脂和丙烯酸树脂特别有效。其原因是偶联剂中的不饱和双键和树脂中的不饱和双键在引发剂和促进剂的作用下发生了化学反应的结果。但含有这两种基团的偶联剂用于环氧树脂和酚醛树脂时则效果不明显，因为偶联剂中的双键不参与环氧树脂和酚醛树脂的固化反应。但环氧基团的硅烷偶联剂则对环氧树脂特别有效，又因环氧基可与不饱和聚酯中的羟基反应，所以含环氧基硅烷对不饱和聚酯也适用；而含胺基的硅烷偶联剂则对环氧、酚醛、三聚氰胺、聚氨酯等树脂有效。含-SH的硅烷偶联剂则是橡胶工业应用广泛的品种。
通过以上两反应，硅烷偶联剂通过化学键结合改善了复合材料中高聚物和无机填料之间的粘接性，使其性能大大改善，那么偶联剂的处理效果如何？可通过理论粘结力的推算进行表征。
根据界面化学的粘接理论，胶粘剂与被粘物之间单位面积的次价键粘接力主要考虑色散力。
2、浸润效应和表面能理论
1963年，ZISMAN在回顾与粘合有关的表面化学和表面能的已知方面的内容时，曾得出结论，在复合材料的制造中，液态树脂对被粘物的良好浸润是头等重要的，如果能获的完全的浸润，那么树脂对高能表面的物理吸附将提供高于有机树脂的内聚强度的粘接强度。
3、可变形层理论
为了缓和复合材料冷却时由于树脂和填料之间热收缩率的不同而产生的界面应力，就希望与处理过的无机物邻接的树脂界面是一个柔曲性的可变形相，这样复合材料的韧性最大。偶联剂处理过的无机物表面可能会择优吸收树脂中的某一配合剂，相间区域的不均衡固化，可能导致一个比偶联剂在聚合物与填料之间的多分子层厚得多的挠性树脂层。这一层就被称之为可变形层，该层能松弛界面应力，阻止界面裂缝的扩展，因而改善了界面的结合强度，提高了复合材料的机械性能。
4、约束层理论
与可变形层理论相对，约束层理论认为在无机填料区域内的树脂应具有某种介于无机填料和基质树脂之间的模量，而偶联剂的功能就在于将聚合物结构“紧束”在相间区域内。从增强后的复合材料的性能来看，要获得最大的粘接力和耐水解性能，需要在界面处有一约束层。
至于钛酸酯偶联剂，其在热塑体系中及含填料的热固性复合物中与有机聚合物的结合，主要以长链烷基的相溶和相互缠绕为主，并和无机填料形成共价键。以上假设均从不同的理论侧面反应了偶联剂的偶联机制。在实际过程中，往往是几种机制共同作用的结果。偶联剂简介与分类http://www.njcschem.com
相信对PVC制品厂家来说，偶联剂并不陌生。偶联剂的用处大，填充材料在偶联剂的作用下，能与PVC表现出良好的整体性。下面我们来了解其相关信息。
偶联剂大致可分为硅烷、钛酸酯、铝酸酯、稀土表面改性剂等几类。
偶联剂对提高PVC―碳酸钙体系的冲击强度有很大帮助，是相同配比未经偶联剂处理配方的4～9倍。也有报道，加有偶联剂，并填充了25%碳酸钙的硬质PVC管材配混料，将在其挤出性能上有所改进，其冲击强度也比不添加好。将0.5%偶联剂加入一种软质PVC配料中，就能使碳酸钙填料量大为增加，从每100份树脂添加100份碳酸钙增加到每100份树脂添加150份碳酸钙，且其物理性能不变。
实际生产中，偶联剂处理是针对填充剂进行的，比如对碳酸钙的偶联处理是由填料生产厂家完成的。进行配方设计时一般不涉及偶联剂的选取，只是根据性能和成本，选择经过不同方式和偶联剂处理的填充剂。
偶联剂通常用于处理无机粉体。表面处理剂WOT-108可以替代偶联剂，它可以显著改善无机粉体在聚烯烃、尼龙等高聚物基体的浸润性和分散性，并在无机粉体与高聚物基体中产生一定的界面作用和界面层，增加无机粉体与基体树脂的结合力，提高无机粉体/高聚物复合体系的物理机械性能，特别是抗冲击性能。
棕红至棕黑色液体三羟酰基钛酸异丙酯处理碳酸钙用于钙塑制品的生产化学物质,对人体有害.