偶联剂能通过物理和/或化学作用把二者结合,亦或能 通过物理和/或化学反应, 使二者的亲和性得到改善,因此 偶联剂被称作“分子桥”,用以改善无机物与有机物之间 的界面作用,从而提高复合材料综合性能如物理性能、电 性能、热性能、光性能等。
炭黑纳米复合材料
未加偶联剂
加硅烷偶联剂
从图中，可以看 到，偶联剂的加入， 可以明显改善两种物 质间的界面作用，以 及改善分散性。
solplus C800 利用酸根键合到填充剂表面，它对于碱 性和两性材料尤其有效。该偶联剂能够使电缆和普通建筑 材料等阻燃性热塑性复合材料机械性能大幅提高。大量添 加该偶联剂的聚合物材料韧性和模量能得到提高。而且受 冲撞力时的形变减小。

硅烷偶联剂改性白炭黑的研究进展
用含硫硅烷偶联剂改性白炭黑填充BR、NR、环氧化天 然橡胶( ENR) 等,可获得良好的分散性和综合性能。
Ismail H 等研究了硅烷偶联剂Si69 对竹纤维填充NR胶 料硫化特性和硫化胶物理性能的影响。结果表明,加入硅烷 偶联剂Si69 ,胶料的焦烧时间和正硫化时间均随填料用量的 增大而缩短,硫化胶的拉伸强度、撕裂强度、硬度和定伸应 力均提高。
在用硅烷偶联剂改性白炭黑的同时,一般也会加入醇类 活性剂或胍类促进剂,以缩短硫化时间, 促进硫化反应.
二、偶联剂的分类
偶联剂按其化学结构可分为硅烷偶联剂、钛酸酯偶 联剂、锆酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、双金属偶联剂 ( 铝-锆酸酯、铝钛复合偶联剂)、稀土偶联剂、含磷偶 联剂、含硼偶联剂等。在橡胶工业中最常用的是硅烷、 钛酸酯和铝酸酯偶联剂。
其中，硅烷偶联剂硅烷偶联剂是人们研究最早、应 用最早的偶联剂。
新型偶联剂
一、 什么是偶联剂？
偶联剂是一种重要的、应用领域日渐广泛的处理剂,主 要用作高分子复合材料的助剂。偶联剂分子结构的最大特 点是分子中含有化学性质不同的两个基团,一个是亲无机物 的基团,易与无机物表面起化学反应;另一个是亲有机物的 基团,能与合成树脂或其它聚合物发生化学反应或生成氢键 溶于其中。
铝锆偶联剂适用于聚烯烃、聚苯乙烯、聚酯、环氧 树脂、尼龙、丙烯酸酯类树脂、聚氨酯、天然和合成橡 胶等聚合物。铝锆偶联剂可提高增强剂、填充剂、颜料 的分散性, 改善基材的流动性, 提高制品高温挤出稳定 性, 提高冲击强度等。
用铝- 锆有机金属络合物偶联剂处理白炭黑、粘土 等填料, 可以增加其分散性, 缩短橡胶混炼间, 提高效 率, 增加其与橡胶的结合力, 提高制品的机械性能, 进 而增加耐磨性。另外由于铝- 锆偶联剂的高金属性, 它 与金属有很好的亲和力。能增大金属与橡胶制品接触紧 密性。
由表可见,用硅烷偶联剂A-189 改性白炭黑,可缩短胶料 的正硫化时间,提高硫化胶的邵尔A 型硬度、100 %定伸应力、 撕裂强度及耐磨性。这是由于硅烷偶联剂与白炭黑表面的硅 醇基团发生化学反应,可降低白炭黑之间的亲和力,减少白炭 黑之间的团聚现象,从而提高白炭黑填充胶的物理性能。
铝- 锆偶联剂
铝- 锆偶联剂是以水合氯氧化锆、氯醇铝、丙二醇、 羧酸等为原料合成的。
由于在锆- 铝有机金属络合 物偶联剂分子结构中含有2个无 机部分(锆和铝)和1个有机功能 配位体。因此, 与硅烷等偶联剂 相比, 铝- 锆有机金属络合物偶 联剂分子具有更多的与无机填料 的反应点, 增强与无机填料或颜 料表面的作用。
钛酸酯偶联剂钛酸酯偶联剂最早出现于20世纪70年 代，它对许多干燥粉体有良好的偶联效果。
三、新型偶联剂
solplus C800 偶联剂
硅烷偶联剂和功能型聚合物(尤其是马来酸衍生物高分 子材料）是当前热塑性复合材料中应用最多的偶联剂。
solplus C800 偶联剂可以替代上述两种偶联剂。这种偶 联剂是一种含双官能团的低聚物。它能够跟填充剂的表面通 过离子键结合，并且还可以通过双键接枝到高分子基体上。