一、偶聯(lián)劑在填料、顏料和纖維上的應(yīng)用概況

偶聯(lián)劑最主要的作用就是通過(guò) “分子橋”作用，使無(wú)機(jī)材料表面具有有機(jī)反應(yīng)活性，使無(wú)機(jī)材料表面有機(jī)功能化，從而將高分子聚合物（樹(shù)脂、橡膠、塑料）與無(wú)機(jī)材料（填料、纖維）偶聯(lián)、聯(lián)接起來(lái)，進(jìn)而提高樹(shù)脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能和電氣性能，或提高樹(shù)脂涂層對(duì)無(wú)機(jī)底材、極性有機(jī)底材的附著力。

隨著顧客對(duì)產(chǎn)品性能的要求越來(lái)越高，無(wú)機(jī)礦物粉體、顏料和纖維的表面改性已經(jīng)越來(lái)越普遍，產(chǎn)品加工越來(lái)越精細(xì)化和差異化，用硅烷偶聯(lián)劑和鈦（鋁）酸酯偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性的無(wú)機(jī)礦物粉體、無(wú)機(jī)礦物纖維和顏料也越來(lái)越多。玻璃纖維、玄武巖纖維、玻璃微珠、玻璃磷片、玻璃粉、二氧化硅、硅微粉、硅灰石、石英、云母、硅藻土、高嶺土、滑石粉、氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化鋁、石棉、硅酸鋁、鋁銀粉、碳酸鈣、硫酸鋇、各種金屬粉末、各種金屬氧化物、群青、鈦白粉、氧化鐵、鋅鋇白、氧化鋅、炭黑、鉛鉻黃、鎘黃、氧化鉻綠、鉛鉻綠、鐵藍(lán)、鈷藍(lán)、金剛石、剛玉、碳化硅等各種無(wú)機(jī)礦物粉體、顏料和纖維及磨料都適用用偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性。

二、偶聯(lián)劑對(duì)不同填料、顏料的適用性

硅烷偶聯(lián)劑主要是通過(guò)水解后形成的硅羥基與材料表面的活性基團(tuán)（主要是羥基）進(jìn)行化學(xué)鍵合及物理吸附而起作用的，因此有機(jī)功能硅烷對(duì)于材料表面有硅羥基或高表面能的材料具有良好的結(jié)合力，而對(duì)于表面沒(méi)有羥基、非極性、低表面能的材料則基本沒(méi)有改性效果。低表面能材料可以通過(guò)電暈、火焰、噴砂、酸堿洗、底涂等方式進(jìn)行表面處理，從而提高表面能。

硅烷偶聯(lián)劑與無(wú)機(jī)顏填料或基材的匹配

而鈦（鋁）酸酯偶聯(lián)劑是通過(guò)所謂的“質(zhì)子化反應(yīng)”與填料或底材表面進(jìn)行反應(yīng)，它不需要填料表面一定要有羥基（硅烷偶聯(lián)劑有此限制），也不需要預(yù)水解或填料表面需殘留水份（硅烷偶聯(lián)劑有此要求）。鈦（鋁）酸酯偶聯(lián)劑基本適用于所有類(lèi)型的填料和顏料，無(wú)論它們表面是否含有羥基，對(duì)炭黑、石墨、碳酸鈣、硫酸鋇等硅烷偶聯(lián)劑無(wú)法改性的填料也有不錯(cuò)的效果。

三、偶聯(lián)劑改性無(wú)機(jī)粉體、纖維的方法

1、干法改性

   干法改性是利用高速攪拌設(shè)備用適量的硅烷偶聯(lián)劑或鈦（鋁）酸酯偶聯(lián)劑對(duì)其粉體進(jìn)行表面的包膜處理。偶聯(lián)劑可直接加入，也可以用溶劑（如醇）稀釋后再加入，加入方式以噴灑為宜。一般攪拌3~15分鐘，根據(jù)設(shè)備條件和攪拌速度而調(diào)整。為了使反應(yīng)完全，建議在104～121℃下進(jìn)行烘干。

2、濕法改性

對(duì)于一些沉淀法生產(chǎn)的填料，如沉淀法二氧化硅、氫氧化鋁、各種晶須。硅烷或水溶性鈦酸酯偶聯(lián)劑可以配制成水溶液，加入到粉體的料漿中，硅烷吸附在粉體的表面，化學(xué)鍵合通常在隨后的脫水、干燥的過(guò)程中完成。對(duì)于玻璃纖維、玄武巖纖維，硅烷偶聯(lián)劑通常是加入到浸潤(rùn)劑中，纖維在浸潤(rùn)劑潤(rùn)濕后進(jìn)行烘干。

四、偶聯(lián)劑的添加量

理論上硅烷的用量計(jì)算公式如下：

其中一些常見(jiàn)的填料大致的比表面積參見(jiàn)下表，具體到某種填料的比表面積可查詢(xún)?cè)撎盍系漠a(chǎn)品說(shuō)明書(shū)：

常用硅烷的最小潤(rùn)濕面積如下表所示：

需要說(shuō)明的是：上述硅烷的理論用量的計(jì)算結(jié)果往往與實(shí)際使用的用量相差較大，僅作一個(gè)參考值。用戶需要根據(jù)設(shè)備條件、成本約束和性能要求等條件進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)，通過(guò)多次試驗(yàn)確定最符合需求和最佳性?xún)r(jià)比的改性條件、工藝參數(shù)和硅烷添加量。一般而言，粉體量的0.5%~ 1.5%是一個(gè)比較常用的添加量范圍，而1%的添加量對(duì)于絕大多數(shù)的應(yīng)用都是比較適用的。

對(duì)于沒(méi)有內(nèi)部孔隙、沒(méi)有很強(qiáng)吸附性的粉體材料可以采用下表10中的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：