偶联剂也称为表面处理剂,它是一种在无机材料与有机材料或不同有机材料之间,通过化学作用和物理作用,使两者相容性得到改善的一种小分子有机化合物。

 

偶联剂主要用于无机材料和有机材料混合体系中,有时也用于有机材料复合体系中,但比较少用。

 

偶联剂的分子结构特点是含有两类性质不同的化学基团:一类是

亲无机基团,另一类是亲有机基团,具体分子结构可用下式表示(RO)IM- Ay

 

RO代表易进行水解或交换反应的短链烷氧基

 

M代表中心原子,可以是硅、钛、铝及硼等。

 

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)、***酰基等。

 

用偶联剂对添加剂进行处理时,其两类基团分别通过化学反应或物理作用,一端与添加剂表面结合,另一端与树脂缠结或反应,使表面性质相差悬殊的添加剂与树脂之间较好地相容。

 

①偶联剂的作用机理

 

目前还没有一套较为完整的理论,下面几种解释较为常见。a.化学键理论该理论认为,偶联剂分子含有两种不同性质的基团,其中一种基团可与无机材料表面分子作用,形成化学键;而另种基团可与有机材料(树脂)分子键合,从而在无机相与有机相之间起到桥梁和连接作用,使不相容两相达到相容

 

实际上,上述理论中偶联剂与两相的作用除形成化学键外,还有氢键及物理吸附等。

 

化学键理论较好地解释了***偶联剂对玻璃纤维复合体系的作用机理。

 

b.表面浸润理论该理论的主要论点为液态偶联剂对无机填料的表面浸润性,促进了两者的相容性。如果无机填料被完全浸润,则树脂在两相界面上的物理吸附所产生的粘结强度,比树脂本身内聚能还要大。反之,如无机材料浸润不良,则导致相容性差。此理论较好地解释了热固性树脂与无机填料之间的复合。C·变层理论为了缓和复合材料中树脂和填料两相在冷却时不同收缩率而产生的界面应力,希望在树脂与填料之间形成一个柔性变形层,使复合材料的韧性增大。而偶联剂可在树脂与填料之间形成上述的柔性变形层,起到松弛界面应力,阻止界面裂纹扩展的作用。d.拘束层理论复合材料中存在着高模量的填料与低模量树脂之间的界面区,偶联剂是界面区中的一部分,它的模量介于树脂与填

料两者中间,可以较好地传递应力