降低 的趋势;当偶联剂质量分数约为1. 5 %时,复合材料性能 达到最佳值。
铝酸酯偶联剂
◦ 铝酸酯偶联剂是一种新型偶联剂，其结构与钛酸酯偶联剂 类似，分子中存在两类活性基团，一类可与无机填料表面 作用；另一类可与树脂分子缠结，由此在无机填料与基体 树脂之间产生偶联作用。
◦ 铝酸酯偶联剂在改善制品的物理性能，如提高冲击强度和 热变形温度方面，可与钛酸酯偶联剂相媲美；其成本较低， 价格仅为钛酸酯偶联剂的一半，且具有色浅、无毒、使用 方便等特点，热稳定性能优于钛酸酯偶联剂。
研究了ZnO 体积分数和界面对复合材料力学性能和热 性能的影响规律,为导热复合材料制备过程中基体与填
料配比的选择、合适的填料表面处理方法以及实现力学 性能与热性能的兼顾提供了指导依据。研究结果表明:
当φ(ZnO) < 20 %时,填料的加入有利于全面提高复合
材料的力学性能和热性能;NDZ-132偶联剂的加入有助 于改善聚丙烯/ ZnO 复合材料的热性能与力学性能,但 是界面强度过大会使材料呈现脆性,冲击性能略有下降。 加入大分子偶联剂相当于在填料表面增加一个柔性层, 有利于提高材料的冲击性能,但是不利于热能在材料内 部传递。随着NDZ-132偶联剂质量分数的增加,复合材
化学键理论
该理论认为偶联剂含有一种化学官能团，能与玻
璃纤维表面的硅醇基团或其他无机填料表面的分子作 用形成共价键；此外，偶联剂还含有一种别的不同的 官能团与聚合分子键合，以获得良好的界面结合，偶 联剂就起着在无机相与有机相之间相互连接的桥梁似 的作用。
浸润效应和表面能理论
1963年，ZISMAN在回顾与粘合有关的表面化学 和表面能的已知方面的内容时，曾得出结论，在复合 材料的制造中，液态树脂对被粘物的良好浸润是头等 重要的，如果能获的完全的浸润，那么树脂对高能表 面的物理吸附将提供高于有机树脂的内聚强度的粘接 强度。
什么是偶联剂？ 偶联剂作用的基本理论有哪些？ 偶联剂的分类？
偶联剂是一种同时具有能分别与无机物和有机物
反应的两种性质不同官能团的低分子化合物。其 分子结构最大的特点是分子中含有化学性质不相 同的两个基团，一个基团的性质亲无机物，易于 与无机物表面起化学反应；另一个基团亲有机物， 能与聚合物起化学反应，生成化学键，或者能互 相融合在一起。
分类
◦ 单烷氧基类 含有异丙氧基的产品，这类产品耐水性差，主要适用于干 燥的颜、填料的处理表面处理
螯合型
含有氧乙酸螯合基或乙二醇螯合基的产品，这类产品耐水
性好，适用于高含水量颜料、填料的处理，或在水性涂料 中直接使用。
配位型
是一种在通常的四烷基钛酸酯上附加了亚磷酸酯从而在改 进耐水性的同时，又能产生含磷化合物的功能性产品。
可变形层理论
为了缓和复合材料冷却时由于树脂和填料之间热
收缩率的不同而产生的界面应力，就希望与处理过的 无机物邻接的树脂界面是一个柔曲性的可变形相，这 样复合材料的韧性最大。偶联剂处理过的无机物表面 可能会择优吸收树脂中的某一配合剂，相间区域的不 均衡固化，可能导致一个比偶联剂在聚合物与填料之 间的多分子层厚得多的挠性树脂层。这一层就被称之 为可变形层，该层能松弛界面应力，阻止界面裂缝的 扩展，因而改善了界面的结合强度，提高了复合材料 的机械性能。
联剂，又大大丰富了硅烷偶联剂的品种。近几十年来，随
着玻璃纤维增强塑料的发展，促进了各种偶联剂的研究与
开发。改性氨基硅烷偶联剂、过氧基硅烷偶联剂和叠氮基 硅烷偶联剂的合成与应用就是这一时期的主要成果。
结构和作用机理
◦ 硅烷偶联剂的通式为ＲｎＳｉＸ（4-ｎ），式中Ｒ为非水解 的、可与高分子聚合物结合的有机官能团。根据高分子聚 合物的不同性质，Ｒ应与聚合物分子有较强的亲和力或反 应能力，如甲基、乙烯基、氨基、环氧基、巯基、丙烯酰 氧丙基等。Ｘ为可水解基团，遇水溶液、空气中的水分或 无机物表面吸附的水分均可引起分解，与无机物表面有较 好的反应性。典型的Ｘ基团有烷氧基、芳氧基、酰基、氯 基等；最常用的则是甲氧基和乙氧基，它们在偶联反应中 分别生成甲醇和乙醇副产物。由于氯硅烷在偶联反应中生 成有腐蚀性的副产物氯化氢，因此要酌情使用。
◦ 硅烷偶联剂是人们研究最早、应用最早的偶联剂。由于其 独特的性能及新产品的不断问世，使其应用领域逐渐扩大，
已成为有机硅工业的重要分支。它是近年来发展较快的一
类有机硅产品，其品种繁多，结构新颖，仅已知结构的产 品就有百余种。1945年前后由美国联碳（UC）和道康宁 （Dow Corning）等公司开发和公布了一系列具有典型结 构的硅烷偶联剂；1955年又由UC公司首次提出了含氨基 的硅烷偶联剂；从1959年开始陆续出现了一系列改性氨 基硅烷偶联剂；20世纪60年代初期出现的含过氧基硅烷 偶联剂和60年代末期出现的具有重氮和叠氮结构的硅烷偶
约束层理论
与可变形层理论相对，约束层理论认为在无机填料
区域内的树脂应具有某种介于无机填料和基质树脂之 间的模量，而偶联剂的功能就在于将聚合物结构“紧 束”在相间区域内。从增强后的复合材料的性能来看， 要获得最大的粘接力和耐水解性能，需要在界面处有 一约束层。至于钛酸酯偶联剂，其在热塑体系中及含 填料的热固性复合物中与有机聚合物的结合，主要以 长链烷基的相溶和相互缠绕为主，并和无机填料形成 共价键。以上假设均从不同的理论侧面反应了偶联剂 的偶联机制。在实际过程中，往往是几种机制共同作 用的结果。
硅烷偶联剂由于在分子中具有这两类化学基团，因此既能与
无机物中的羟基反应，又能与有机物中的长分子链相互作用 起到偶联的功效，其作用机理大致分以下3步：（1）Ｘ基水 解为羟基；（2）羟基与无机物表面存在的羟基生成氢键或 脱水成醚键；（3）Ｒ基与有机物相结合。
钛酸酯偶联剂
◦ 钛酸酯偶联剂最早出现于20世纪70年代。1974年12月美 国Ｋｅｎｒｉｃｈ石油化学公司报道了一类新型的偶联剂， 它对许多干燥粉体有良好的偶联效果。此后加有钛酸酯偶 联剂的无机物填充聚烯烃复合材料相继问世。目前钛酸酯 偶联剂已成为复合材料不可缺少的原料之一。