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硅烷偶聯(lián)劑：硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)和機理
發(fā)布時間：
2021-01-20
偶聯(lián)劑是一種重要的、應(yīng)用領(lǐng)域日漸廣泛的處理劑，主要用作高分子復(fù)合材料的助劑。偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)的特點是分子中含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個基團，一個是親無機物的基團易與無機物表面起化學(xué)反應(yīng)；另一個是親有機物的基團，能與合成樹脂或其它聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生成氫鍵溶于其中。
偶聯(lián)劑是一種重要的、應(yīng)用領(lǐng)域日漸廣泛的處理劑，主要用作高分子復(fù)合材料的助劑。偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)的特點是分子中含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個基團，一個是親無機物的基團易與無機物表面起化學(xué)反應(yīng)；另一個是親有機物的基團，能與合成樹脂或其它聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生成氫鍵溶于其中。因此偶聯(lián)劑被稱作“分子橋”用以改善無機物與有機物之間的界面作用，從而大大提高復(fù)合材料的性能如物理性能、電性能、熱性能、光性能等。偶聯(lián)劑用于橡膠工業(yè)中可提高輪胎、膠板、膠管、膠鞋等產(chǎn)品的耐磨性和耐老化性能并且能減小NR用里從而降低成本。偶聯(lián)劑的種類繁多，主要有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物及其它高級脂肪酸、醇、酯的偶聯(lián)劑等，目前應(yīng)用范圍較廣的是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑。
硅烷偶聯(lián)劑的通式為RNSIX(4-N)，式中R為非水解的、可與高分子聚合物結(jié)合的有機官能團。根據(jù)高分子聚合物的不同性質(zhì),R應(yīng)與聚合物分子有較強的親和力或反應(yīng)能力，如甲基、乙烯基、氨基、環(huán)氧基、巰基、丙烯酰氧丙基等。X為可水解基團，遇水溶液、空氣中的水分或無機物表面吸附的水分均可引起分解與無機物表面有較好的反應(yīng)性。典型的X基團有烷氧基、芳氧基、?；?、氯基等；較常用的則是甲氧基和乙氧基，它們在偶聯(lián)反應(yīng)中分別生成甲醇和乙醇副產(chǎn)物。由于氯硅烷在偶聯(lián)反應(yīng)中生成有腐蝕性的副產(chǎn)物氯化氫，因此要酌情使用。
硅烷偶聯(lián)劑由于在分子中具有這兩類化學(xué)基團，因此既能與無機物中的羥基反應(yīng)又能與有機物中的長分子鏈相互作用起到偶聯(lián)的功效。其作用機理大致分以下3步:
(1)X基水解為羥基；
(2)羥基與無機物表面存在的羥基生成氫鍵或脫水成醚鍵；
(3)R基與有機物相結(jié)合。
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