钛酸酯偶联剂在热塑性塑料、热固性塑料及橡胶等填料体系中都具有较好的偶联效果。钛酸酯偶联剂按其结构大致可分为四类:单烷氧基型、单烷氧基焦磷酸酯型、整合型和配位体型。单烷氧基型偶联剂的结构通式为:RO-Ti(OX-R-Y)3。代表性品种为三异硬脂酰基钛酸异丙酯(TTS),适用于碳酸钙填料。
功能
1、钛酸酯偶联剂的结构
钛酸酯偶联剂按其化学结构可分为4 类:单烷氧基型、单烷基焦磷酸酯型、螯合型和配位体型。钛酸酯偶联剂的分子式为:(RO )m Ti ( OX-R-Y)n,其分子结构决定了它具有多种功能,其功能分别为:
①(RO )m:通过R 基与无机填料表面的羟基反应,形成偶联剂的单分子层,从而起化学偶联作用。填料界面上的水和自由质子(H+)是与偶联剂起作用的反应点。
② (O┈):能发生各种类型的酯基转化反应,由此可使钛酸酯偶联剂与聚合物及填料产生交联,同时还可与环氧树脂中的羟基发生酯化反应。
③X:是与钛氧键连接的原子团, 或称粘合基团,决定着钛酸酯偶联剂的特性。这些基团有烷氧基、羧基、硫酰氧基、磷氧基、亚磷酰氧基、焦磷酰氧基等。
④R:是钛酸酯偶联剂分子中的长链部分,主要是保证与聚合物分子的缠结作用和混溶性,提高材料的冲击强度,降低填料的表面能,使体系的粘度显著降低,并具有良好的润滑性和流变性能。
⑤Y:是钛酸酯偶联剂进行交联的官能团,有不饱和双键基团、氨基、羟基等。
⑥n:反映了钛酸酯偶联剂分子含有的官能团数,可以为1~3。[1]
折叠编辑本段应用
①在填充塑料中, 可活化填料, 提高填充量, 减少树脂用量,降低制品成本, 改善加工性能, 增加制品光泽, 提高质量。
②在橡胶中, 用其改性的填料能起补强作用,减少橡胶用量和防老剂用量,提高制品耐磨强度和抗老化能力, 和制品的表面光泽。
③能增大颜料、填料在涂料中的添加量,提高分散性能;有防沉淀效果,可防止颜色发花;能提高漆膜强度,使其色泽鲜艳。此外, 还有催干特性,使烘烤温度降低和烘烤时间缩短。
④应用在涂料行业,可以改进涂料的防腐蚀性,防止涂料的凝胶化。
⑤应用在造纸行业,可以提高碳酸钙或滑石粉的分散性,大大减少流失损耗,显著改善纸的印刷性能。
⑥提高压裂液的成胶性能、耐热温度和井下渗透性能,显著提高石油采收率。
⑦显著改善磁粉分散性,增强其与载体的亲和性,提高充填量,增大磁密度,提高磁信号。
⑧应用于粘结剂中,可以增强粘结力等。[1]
注意事项
钛酸酯偶联剂的用量是要使钛酸酯偶联剂分子中的全部异丙氧基与无机粉体表面所提供的羟基或质子发生反应,过量是没有必要的。
钛酸酯偶联剂的大致用量为填料或颜料用量的0.1%~3.0%。被处理的填料或颜料的粒度越细,比表面积越大,钛酸酯偶联剂的用量就越大。
最适当的用量可以用黏度测定法求得;高熔点的聚合物通常用低分子量的液体,如矿物油代替做模型试验,钛酸酯用量从填料质量的0、0.25%、0.5%、0.75%、1.0%、1.5%、2.0%及3.0%等做试验,黏度下降最大点,就是较适合的钛酸酯偶联剂的用量。
钛酸酯偶联剂在使用过程中应特别注意以下几个问题:(1)严Chemicalbook格控制温度、防止钛酸酯偶联剂分解。
(2)尽量避免与具有表面活性剂的助剂并用,因为它们会干扰钛酸酯偶联剂在界面上的偶联反应。如果必须使用这些助剂时,应在无机粉体、偶联剂和聚合物基料充分混合后再加入这些助剂。
(3)多数钛酸酯偶联剂能不同程度地与酯类增塑剂发生酯交换反应。因此,加药顺序应注意避免首先与酯类增塑剂接触,以避免发生副反应而失效。
(4)注意均匀分散。只有钛酸酯偶联剂的均匀分散和与无机粉体颗粒的均匀作用才能达到均匀包覆改性和减少钛酸酯偶联剂的用量。
(5)注意技术结合,提高偶联效果。如钛酸酯偶联剂与其他表面改性剂的并用能产生协同效应和降低改性成本。[2]