背景及概述^[1][2]

偶聯劑又稱表面處理劑。在樹脂基體與增強材料界面上，促進或建立較強結合的物質。按化學成分主要有鉻絡合物、硅烷、鈦酸酯三類。其分子兩端有性質不同的反應官能團，能分別與合成樹脂和增強材料表面結合，通過物理或化學作用，形成“橋鍵”，使樹脂與纖維牢固結合成整體，提高復合材料強度、耐候性、耐水性、耐化學性和電性能等。對不同樹脂應選用不同偶聯劑。偶聯劑能改善高分子材料與填料之間界面特性的一類添加劑。

其分子結構中存在兩種性質不同的基團。一種基團可與高分子材料起化學反應或有好的相容性，另 一種基團可與無機材料或填料形成化學鍵。它可以提高兩種材料界面粘合性，顯著改善填充或增強高分子材料的性能。品種有硅烷偶聯劑如三氯乙烯基硅烷、三乙氧基乙烯基硅烷、γ- 氨基丙基三乙氧硅烷、三氯丙烯基硅烷等，鈦酸酯偶聯劑如鈦酸四丁酯、三異硬脂?；佀岙惐ァ⑷佀岙惐?、二異硬酯?；嵋阴サ龋袡C鉻偶聯劑如甲基丙烯酰鉻絡合物，鋁酸鋯偶聯劑及高分子偶聯劑等。

主要用于高分子增強材料中，作增強劑和玻璃纖維等表面處理。硅烷偶聯劑也用作聚烯烴交聯和直接用于塑料、橡膠共混改性或增粘用。

分類^[3][5]

偶聯劑的種類繁多，主要有硅烷偶聯劑、鈦酸 酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、雙金屬偶聯劑、磷酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑、鉻絡合物及其它高級脂 酸、醇、酯的偶聯劑等，目前應用范圍最廣的是硅烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑。

1. 硅烷偶聯劑：硅烷偶聯劑是人們研究最早、應用最早的偶聯劑。由于其獨特的性能及新產品的不斷問世，使其應用領域逐漸擴大，已成為有機硅工業(yè)的重要分支。

近幾十年來，隨著玻璃纖維增強塑料的發(fā)展，促進了各種偶聯劑的研究與開發(fā)。改性氨基硅烷偶聯劑、過氧基硅烷偶聯劑和疊氮基硅烷偶聯劑的合成與應用就是這一時期的主要成果。

2. 鈦酸酯偶聯劑：鈦酸酯偶聯劑最早出現于 20 世紀 70 年代。 1974 年 12 月美國 Kenrich 石油化學公司報道了一類新型的偶聯劑，它對許多干燥粉體有良好的 偶聯效果。此后加有鈦酸酯偶聯劑的無機物填充 聚烯烴復合材料相繼問世。

目前鈦酸酯偶聯劑已 成為復合材料不可缺少的原料之一。鈦酸酯偶聯劑按其化學結構可分為 4 類： 單烷氧基脂肪酸型、磷酸酯型、螯合型和配位體型。鈦酸酯偶聯劑的分子式為 ：

3. 鋁酸酯偶聯劑：鋁酸酯偶聯劑是由福建師范大學研制的一種新型偶聯劑，其結構與鈦酸酯偶聯劑類似，分子中存在兩類活性基團，一類可與無機填料表面 作用；另一類可與樹脂分子纏結，由此在無機填料 與基體樹脂之間產生偶聯作用。

鋁酸酯偶聯劑在改善制品的物理性能，如提高沖擊強度和熱變形溫度方面，可與鈦酸酯偶聯劑相媲美；其成本較低，價格僅為鈦酸酯偶聯劑的一半，且具有色淺 無毒、使用方便等特點，熱穩(wěn)定性能優(yōu)于鈦酸酯偶聯劑。

4. 雙金屬偶聯劑：雙金屬偶聯劑的特點是在兩個無機骨架上引入有機官能團，因此它具有其它偶聯劑所沒有的性能：加工溫度低，室溫和常溫下即可與填料相互作用；偶聯反應速度快；分散性好，可使改性后的無機填料與聚合物易于混合，能增大無機填料在 聚合物中的填充量；價格低廉，約為硅烷偶聯劑的一半。

5. 木質素偶聯劑 木質素是一種含有羥基、羧基、甲氧基等活性 基團的大分子有機物，是工業(yè)造紙廢水中的主要成分。對木質素的開發(fā)和應用，既可減少工業(yè)污染，又能增加其使用價值。

6. 錫偶聯劑：在工業(yè)生產溶聚丁苯橡膠 (SSBR) 時常采用四氯化錫偶聯活性 SBR，所得 SSBR 稱為錫偶聯 SSBR。其特點是碳2錫鍵在混煉過程中易受剪切和熱的作用而發(fā)生斷裂，導致相對分子質量下降，從而改善了膠料的加工性能；鏈末端錫原子活性高，可增強炭黑與膠料之間的相互作用，提高膠料的強度和耐磨性能，有利于降低滾動阻力和減小滯后損失。由于錫偶聯劑的獨特性能，使其越來越受到人們的關注。

主要偶聯劑應用^[3][4]

1. 硅烷偶聯劑

在使用硅烷偶聯劑時，為獲得較佳的效果，需對每一個特定的應用場合進行試驗預選。表示出了根據一般規(guī)律及試驗經驗所歸納的不同材料用硅烷偶聯劑。

硅烷偶聯劑的應用十分廣泛，主要有以下幾方面：(1) 用作表面處理劑，以改善室溫固化硅橡膠與金屬的粘合性能；(2) 用于無機填料填充塑料時，可以改善其分散性和粘合性；(3) 用作增粘劑，在水電站工程中提高水泥與環(huán)氧樹脂的粘合性 (4) 用作密封劑，具有耐水、耐高溫、耐氣候等性能，用于氟橡膠與金屬的粘合密封。

2. 鈦酸酯偶聯劑

(1) 用于膠乳體系中，首先將鈦酸酯偶聯劑加入水相中，有些鈦酸酯偶聯劑不溶于水，需通過采 用季堿反應、乳化反應、機械分散等方法使其溶于水。

(2) 鈦酸酯用量通常為填料用量的 0.15 %，或為固體樹脂用量的 0.125 %，最終由效能來決定其用量。鈦酸酯偶聯劑用量一般為無機填料的 0.125 %～2 %。

(3) 大多數鈦酸酯偶聯劑特別是非配位型鈦酸酯偶聯劑，能與酯類增塑劑和聚酰樹脂進行不同程度的酯交換反應，因此增塑劑需待偶聯后方可加入。

(4) 螯合型鈦酸酯偶聯劑對潮濕的填料或聚合物的水溶液體系的改性效果。

主要參考資料

[1] 簡明精細化工大辭典

[2] 口腔醫(yī)學辭典

[3] 郭云亮, 張涑戎, 李立平. 偶聯劑的種類和特點及應用[D].  2003.

[4] Plueddemann E P. 硅烷和鈦酸酯偶聯劑[J]. 1987.

[5] 張殿榮, 趙永云, 楊清芝, 等. 木質素作為偶聯劑在橡膠中的作用[J]. 特種橡膠制品, 2001, 22(6): 22-23.