一、背景

    鈦酸酯偶聯劑是近十年來迅速發展并廣泛應用于許多生產領域的一類新穎化工助劑,常見鈦酸酯偶聯劑有單烷氧基脂肪酸型、磷酸酯型、螯合型和配位體型四類；鈦酸酯偶聯劑的應用為高分子合成材料的無機填充開辟了新的途徑,用鈦酸酯偶聯劑處理過的無機物是親水和親有機物的，它廣泛應用于聚烯烴類樹脂和合成橡膠等高分子材料中；將鈦酸酯偶聯劑加入聚合物中可提高材料的沖擊強度,填料添加量可達50%以上,且不會發生相分離。用鈦酸酯類偶聯劑活化的炭黑、SiO₂、CaCO₃、金屬氧化物添加到熱塑性塑料和橡膠中，可降低體系粘度，改善韌性和機械性能。

二、鈦酸酯偶聯劑

    2.1鈦酸酯偶聯劑偶聯機理

    鈦酸酯偶聯劑是由親水和疏水兩種基團組成,通過化學反應和無機顏料、填料表面進行偶聯結合并和高分子基料進行交聯, 把兩種不同性質的物質結合起來, 起橋梁作用, 故亦稱為一種“架橋劑”, 它一端親無機, 另一端親有機, 在無機填料和有機樹脂之間架起一座橋梁。無機填料經過偶聯劑處理后, 表面與偶聯劑親無機一端的化學鍵作用而達到有機包覆, 緊密地把無機顏料、填料和有機高分子材料連接起來, 充分發揮每個鈦酸酯分子的作用, 增加了和有機高分子基料的相容性,降低界面的自由能, 從而有利于粉體聚集體被有機高分子基料所潤濕和分散

2.2鈦酸酯偶聯劑使用方法

    1)混合法:就是把聚合物、填料或顏料及其它助劑和偶聯劑直接混合,此法比較簡便,不用增加設備和改變原加工工藝,缺點是分散不夠理想, 因其它助劑與偶聯劑會有競爭反應。

    2)預處理法:先把填料或顏料用偶聯劑進行預處理, 然后再和聚合物及其它助劑進行加工混合。此法有許多優點,特別適用于聚合物組份比較復雜或加工溫度比較高的某些工程塑料, 可以防止不必要的副反應發生。

    a.干混合法:為了使少量鈦酸酯偶聯劑能夠比較均勻地包覆在顏料、填料表面,一般加入少量稀釋劑, 和偶聯劑的用量比在1：1 的情況下,就能夠使少量的鈦酸酯均勻分布在填料表面, 不用稀釋劑就不能均勻的包復好填料,此稀釋劑可采用原工藝配方中的溶劑、潤滑劑。如在塑料工業可選用白油(液體石蠟),在橡膠工業選用機油,在涂料工業選用溶劑油或異丙醇等, 其處理設備,一般選用高速捏合機,即填料在高速攪出料備用,但須注意冷卻,否則容易引起局部過熱使填料變色而且填充性能下降。

    b.濕混合法：單烷氧基型、配位型等偶聯劑可以用溶劑油、石油醚、苯醇等溶劑進行稀釋使顏料浸泡其中,然后在攪拌下,霧狀噴入經稀釋后的偶聯劑,連續攪拌5~15min(視攪拌器效果),然后按原工藝進行或用加熱或減壓等方法除去溶劑,對于可溶于水的螯合型則用水稀釋浸泡,然后去水分。此法偶聯比較完全,但在工業生產中耗費太大,經濟上不合算。

    如用碳酸鈣填充聚丙烯中加入鈦酸酯偶聯劑,先用異丙醇將偶聯劑1：2稀釋,將干燥好的碳酸鈣放入高速捏合機按比例投入稀釋好的偶聯劑,攪拌均勻后放料,然后送入烘箱內干燥,使稀釋劑異丙醇揮發掉,控制一定的溫度烘干,在螺桿擠出機造粒。得到的產品進行性能測試。

    2.3鈦酸酯偶聯劑應用

    1)酸酯偶聯劑在塑料、橡膠中應用

    在填充塑料中,可活化填料,提高填充量,減少樹脂用量, 降低制品成本,改善加工性能, 增加制品光澤,提高質量。在橡膠中,用其改性的填料能起補強作用,減少橡膠用量和防老劑用量,提高制品耐磨強度和抗老化能力,和制品的表面光澤。

    2)鈦酸酯偶聯劑在涂料及顏料中應用

    能增大顏料、填料在涂料中的添加量, 提高分散性能。有防沉淀效果,可防止顏色發花。能提高漆膜強度,使其色澤鮮艷。此外,還有催干特性,使烘烤溫度降低和烘烤時間縮短。

    能顯著改善顏料分散性,縮短研磨分散時間,使制品色澤鮮艷, 紙張強度增強, 印刷性改善。

    3)鈦酸酯偶聯劑在油田中應用

    提高壓裂液的成膠性能、耐熱溫度和井下滲透性能, 顯著提高石油采收率。

    4)鈦酸酯偶聯劑在磁材料中應用

    顯著改善磁粉分散性,增強其與載體的親和性,提高充填量,增大磁密度,提高磁信號。

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