Ti (OX R' Y)N
式中R为短碳链烷基；X为C，N，P，S等元素，Y为羟基，氨基， 式中R为短碳链烷基； 等元素， 为羟基，氨基， 环氧基，双键等基团； 为非水解基团的个数。 环氧基，双键等基团；N为非水解基团的个数。 需注意： 需注意： 1 ≤ M ≤ 4
M +N ≤6
功能区1 功能区 (RO)M：与被改性材料发生偶联作用的基团 ：
， 主要有：硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂，双金属 主要有：硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂，
偶联剂，磷酸酯偶联剂，硼酸酯偶联剂等。 偶联剂，磷酸酯偶联剂，硼酸酯偶联剂等。 1.硅烷偶联剂 1.硅烷偶联剂 目前有改性氨基硅烷偶联剂， 目前有改性氨基硅烷偶联剂，含过氧基硅烷偶联剂和叠氮基硅 烷偶联剂。 烷偶联剂。
第六章
高分子材料的表面改性
缺点：表面能低， 缺点：表面能低，化学惰性及存在弱边界层等 在高分子材料的使用过程中， 在高分子材料的使用过程中，其表面难以与其他物质如 粘结剂，印刷油墨，涂料以及生物分子如蛋白质的黏结，在 粘结剂，印刷油墨，涂料以及生物分子如蛋白质的黏结， 复合材料的使用过程中， 复合材料的使用过程中，疏水聚合物弱的表面极性也常导致 复合界面的劣化。 复合界面的劣化。 高分在材料表面改性主要包括改善高分子材料表面的亲水性， 高分在材料表面改性主要包括改善高分子材料表面的亲水性，疏 水性，生物相容性，导电性，抗雾性，表面硬度，润滑性等。 水性，生物相容性，导电性，抗雾性，表面硬度，润滑性等。 常用的改性方法有化学改性，表面改性剂改性，辐照改性， 常用的改性方法有化学改性，表面改性剂改性，辐照改性，等离 子体改性以及生物酶表面改性等。 子体改性以及生物酶表面改性等。
第一节Biblioteka 表面改性剂改性在材料成型的过程中通过共混加入， 在材料成型的过程中通过共混加入，随着剪切混炼作用分 布到改性界面。 布到改性界面。这种添加型表面改性剂在聚合物基体中的迁移 扩散并在聚合物表面富集是其改性效果体现的关键。 扩散并在聚合物表面富集是其改性效果体现的关键。 表面富集是指所研究的聚合物多相复合体系中， 表面富集是指所研究的聚合物多相复合体系中，某一组分在聚合 物表面聚集，导致其在表面层的浓度高于其基体浓度的现象， 物表面聚集，导致其在表面层的浓度高于其基体浓度的现象，而 具有表面活性的表面改性剂所产生的表面富集现象更为明显， 具有表面活性的表面改性剂所产生的表面富集现象更为明显，成 为有效改善聚合物表面性质的重要助剂。 为有效改善聚合物表面性质的重要助剂。 低分子的表面改性剂和高分子的表面改性剂。 低分子的表面改性剂和高分子的表面改性剂。
材料
热塑性树脂 纤维素 聚缩醛 聚丙烯酸酯 聚乙烯
硅烷偶联剂
氨烃基、异氰酸烃基 氨烃基、 氨烃基、丙烯酰氧烃基、 氨烃基、丙烯酰氧烃基、阳离子烃基 氨烃基、 氨烃基、丙烯酰氧烃基 链烯基、氯烃基、氨烃基、环氧烃基、 链烯基、氯烃基、氨烃基、环氧烃基、 丙烯酰氧烃基、阳离子烃基、 丙烯酰氧烃基、阳离子烃基、过氧化烃基
功能区2Ti-O：酯基转移和交联功能，它可使钛酸酯偶联剂与 ：酯基转移和交联功能， 功能区 聚合物及改性材料产生交联， 聚合物及改性材料产生交联，同时还可与环氧树脂中的羟基发 生酯化反应。 生酯化反应。 功能区3X：链接钛中心带有功能性的基团， 功能区3X：链接钛中心带有功能性的基团，它决定着钛酸酯偶 3X 联剂的特性，这些基团有烷氧基，羧基，硫酰氧基等。 联剂的特性，这些基团有烷氧基，羧基，硫酰氧基等。 功能区4R’：长链的纠缠基团（使用于热塑性树脂）， ），主要是 功能区4R’：长链的纠缠基团（使用于热塑性树脂），主要是 4R 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， 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， 对于填料填充体系而言，可减低其表面能。 对于填料填充体系而言，可减低其表面能。 功能区5Y：固化反应基团（使用于热塑性树脂），包括不饱和 功能区5Y：固化反应基团（使用于热塑性树脂），包括不饱和 5Y ）， 双键基团，氨基，羟基等。 双键基团，氨基，羟基等。
材料
热固性材料 邻苯二甲酸丙烯酯 环氧树脂 聚酯 聚氨酯
硅烷偶联剂
链烯基、氨烃基、丙烯酰氧烃基、异氰酸烃基 链烯基、氨烃基、丙烯酰氧烃基、 链烯基、氯烃基、氨烃基、环氧烃基、 链烯基、氯烃基、氨烃基、环氧烃基、多硫烃基 链烯基、氯烃基、氨烃基、环氧烃基、多硫烃基、 链烯基、氯烃基、氨烃基、环氧烃基、多硫烃基、 丙烯酰氧烃基、 丙烯酰氧烃基、阳离子烃基 氨烃基、环氧烃基、多硫烃基、 氨烃基、环氧烃基、多硫烃基、异氰酸烃基
橡胶
SBR 氟橡胶 NBR 环氧烃基、 环氧烃基、多硫烃基 氨烃基、 氨烃基、阳离子烃基 多硫烃基、 多硫烃基、丙烯酰氧烃基
近年来相对分子质量较大和具有特种官能团的硅烷偶联剂发展很快。 近年来相对分子质量较大和具有特种官能团的硅烷偶联剂发展很快。
2.钛酸酯偶联剂 2.钛酸酯偶联剂 主要有作无机填料和颜料等广泛应用的表面活性剂 钛酸酯偶联剂的分子结构可按下式分为六个功能区： 钛酸酯偶联剂的分子结构可按下式分为六个功能区：每个功能 区都有其特点，在偶联剂改性中发挥各自的作用： 区都有其特点，在偶联剂改性中发挥各自的作用： 简式： 简式：(RO)M
硅烷偶联剂的通式为：RnSiX(4-n) 硅烷偶联剂的通式为： 其中R为非水解的、可以与有机基体进行反应的活性官能团， 其中R为非水解的、可以与有机基体进行反应的活性官能团， X为能够水解的基团，与无机表面有较好的反应性。 为能够水解的基团，与无机表面有较好的反应性。
表7-1 不同材料所选用的硅烷偶联剂
一.偶联剂表面改性 作用原理：偶联剂主要用作高分子共混、复合材料的助剂， 作用原理：偶联剂主要用作高分子共混、复合材料的助剂， 其分子两端含有化学性质不同的两类基团：一是亲水基团， 其分子两端含有化学性质不同的两类基团：一是亲水基团， 与极性物质具有良好的相容性或直接参与化学反应，另一类 与极性物质具有良好的相容性或直接参与化学反应， 是亲油基团， 是亲油基团，能与非极性物质例如大多数合成树脂或其他聚 合物发生相互缠结或生成氢键，因此偶联剂被称为分子桥。 合物发生相互缠结或生成氢键，因此偶联剂被称为分子桥。