工程塑料添加剂之偶联剂

在进行工程塑料改性的时候，基于成本和性能方面的考虑，聚合物都是是多组分混合，然后添加一定量的无机矿物，进行熔融混炼加工。

部分聚合物分子之间以及聚合物和无机填料之间缺乏亲和性，简单的共混并不能达到增强性能的目的，甚至起到相反的作用。为改善这种情况，配方中添加一定量的偶联剂是非常有必要的，因为偶联剂的分子结构是存在两种不同的化学基团，一类为亲无机基团，另一类为亲有机基团，结构式如下：

（RO）_x-M-A_y

RO代表易进行水解或交换反应的短链烷基，M代表中心原子，可以是硅、钛、铝、硼等，A代表与中心原子结合稳定的较长链亲有机基团，如酯基-COR-、长链烷氧基（RO-）、磷酸酯酰基等。在材料中的体现为两种基团分别通过化学反应或者物理作用，一种与填料表面相结合，一种与树脂物理缠绕或反应，使表面性质相差悬殊的填料和树脂之间得到很好的相容，改善高分子材料之间或者与填料之间的界面性能，提高界面的粘合性，改善填充或增强后的高分子材料的性能。

1、硅烷偶联剂

主要用于含硅的填料或玻璃纤维的表面处理，其结构通式为RSiX₃，其中R是与树脂分子有亲和力或反应能力的活性基团，如氨基、环氧基、乙烯基、甲基丙烯酰基等，X为能水解基团，如甲氧基、乙酰基氧、乙氧基等。此类为水解硅烷，X为氧化基-O-OR时，称为氧化硅烷，X为含多硫原子基团-S-R时，称为多硫化硅烷。

2、钛酸酯类偶联剂

对于热塑性聚合物和干燥的填料，有良好的偶联效果，它进一步扩大了硅烷偶联剂的使用范围，使非极性的钙塑填充体系的偶联效果明显提高。

2.1 单烷氧基型，结构为RO-Ti(OXRY)₃,主要用于PP、PS、PF中。此类偶联剂对水比较敏感，只适合干燥填料的偶联处理，改进型单烷氧基焦磷酸酯型，由于分子中含有焦磷酸基团，克服了单烷氧基类偶联剂的水解性，可适用于含水填料。

2.2 螯合型，具有高度的水解稳定性，广泛用于PVC、PS、PF、EP中。

2.3 配位型，结构为(RO)₄Ti·(HPOOR)₂,此类偶联剂可避免树脂与其他助剂发生交换反应，从而扩大了其用途范围，主要用于PO、PC、聚酯中。

2.4新型氧基型，结构为R₁C(R₂)(R₃)CHOTi(OXRY)₃。

3、锆类偶联剂

分子结构中含有两种有机配位基的铝酸锆低分子无机聚合物，一种配位基赋予其优良的水解稳定性，另一种配位基则具有良好的有机反应性，从而能明显降低填充系数的粘度，达到偶联效果，适用于碳酸钙、高岭土、氢氧化铝、二氧化钛、二氧化硅等。

4、铝酸酯类偶联剂

可改善制品的物理机械性能，如提高冲击强度，提高热变形温度，可与钛酸酯类偶联剂相媲美，但是价格仅为钛酸酯类偶联剂的一半，具有色浅、无毒、使用方便等特点，较钛酸酯偶联剂的热稳定性更好，对于颜料的分散有极优的效果。

结构式为：(C₃H₇O)_xAl(OCOR)_m(OCORCOOR)_n(OAB)_y

其中 m+n+x=3，y=0~2

铝酸酯类偶联剂有两种品种，分别为乳白色蜡状固体和淡黄色液体，其加入量为填料量的0.3~1.0%。

5、铝钛复合偶联剂

兼具钛酸酯类和铝酸酯类偶链接的双重特点，成本低，用途广。

目前市面上主要有两个牌号：OL-AT1618、OL-ART2760。

6、有机铬类偶联剂

分子结构一端为活泼、可与树脂反应的不饱和基团，另一端则依靠含铬氧键与玻璃表面上的硅氧键通过化学键而牢固结合，因此，它主要用于玻璃纤维增强聚酯中。

此外，还有锆铝酸酯偶联剂、硼酸酯类、锡酸酯类、磷酸酯类等。