塑木偶聯(lián)劑簡介

木粉與廢舊塑料復(fù)合材料的開發(fā)與研究不但可以提供充分利用自然資源的機(jī)會，而且也可以減輕由于廢舊塑料而引起的環(huán)境污染，因此，這種塑木復(fù)合材料是一種節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境的綠色環(huán)保材料。其應(yīng)用范圍也很廣，主要應(yīng)用在建材、汽車工業(yè)、貨物的包裝運(yùn)輸、裝飾材料及日常生活用具等方面，有廣闊的發(fā)展前景。木粉作為塑料的一種有機(jī)填料，具有許多其他的無機(jī)填料所無法比擬的優(yōu)良性能：來源廣泛、價(jià)格低廉、密度低、絕緣性好、對加工設(shè)備磨損小。但它并沒有像無機(jī)填料那樣得到廣泛應(yīng)用，原因主要有與基體樹脂的相容性差、在熔融的熱塑性塑料中分散效果差、流動(dòng)性差、擠出成型加工困難等。

隨著塑木技術(shù)的不斷發(fā)展和環(huán)保需求的日益提高，塑木技術(shù)已由單一組分的廢舊塑料和木粉共混合生產(chǎn)塑木制品，向多組分廢舊塑料和木粉共混合生產(chǎn)塑木制品過渡，這樣多組分的廢舊塑料間的相容性就變得十分重要。

由于木粉中主要成分是纖維素，纖維素中含大量的羥基，這些羥基形成分子間氫鍵或分子內(nèi)氫鍵，使木粉具有吸水性，吸濕率可 達(dá)8%～12%，且極性很強(qiáng)；而熱塑性塑料多數(shù)為非極性的，具有疏水性，所以兩者之間的相容性較差，界面的粘結(jié)力很小。使用適當(dāng)?shù)奶砑觿﹣砀男跃酆衔铩痉郾砻妫梢蕴岣吣痉叟c樹脂之間的界面親和能力，且改性的木粉填料具有增強(qiáng)的性質(zhì)，能夠很好地傳遞填料與樹脂之間的應(yīng)力，從而達(dá)到增強(qiáng)復(fù)合材料強(qiáng)度的作用。因此，要得到性能優(yōu)良、符合條件的塑木復(fù)合材料，首先要解決的是材料相容性的問題。

相容性問題主要靠加入各種添加劑來解決。

(1)偶聯(lián)劑法

偶聯(lián)劑可以提高無機(jī)填料、無機(jī)纖維與基體樹脂之間的相容性，同時(shí)也可改善木粉與聚合物之間的界面狀況。硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑是應(yīng)用最廣泛的兩類偶聯(lián)劑。實(shí)驗(yàn)表明，這兩種偶聯(lián)劑都能改善填料與樹脂的相容性。

(2)相容劑法

加入相容劑是最簡單而且很有效的方法。據(jù)報(bào)道，合適的相容劑有馬來酸酐等接枝的植物纖維或馬來酸酐改性的聚烯烴樹脂、丙烯酸酯共聚物、乙烯丙烯酸共聚物。這些相容劑中大部分含有羧基或酐基，能夠與木粉中的羥基發(fā)生酯化反應(yīng)，從而降低木粉的極性和吸濕性，使其與樹脂有很好的相容性。

偶聯(lián)劑的種類繁多，主要有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物及其它高級脂肪酸、醇、酯的偶聯(lián)劑等，應(yīng)用范圍最廣的是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑。

膠粘劑偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑

硅烷偶聯(lián)劑是人們研究最早、應(yīng)用最早的偶聯(lián)劑。由于其獨(dú)特的性能及新產(chǎn)品的不斷問世,使其應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，已成為有機(jī)硅工業(yè)的重要分支。它是近年來發(fā)展較快的一類有機(jī)硅產(chǎn)品，其品種繁多，結(jié)構(gòu)新穎，僅已知結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品就有百余種。從1959年開始陸續(xù)出現(xiàn)了一系列改性氨基硅烷偶聯(lián)劑；20世紀(jì)60年代初期出現(xiàn)的含過氧基硅烷偶聯(lián)劑和60年代末期出現(xiàn)的具有重氮和疊氮結(jié)構(gòu)的硅烷偶聯(lián)劑，又大大豐富了硅烷偶聯(lián)劑的品種。

我國于20世紀(jì)60年代中期開始研制硅烷偶聯(lián)劑。首先由中國科學(xué)院化學(xué)研究所開始研制γ官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑，南京大學(xué)也同時(shí)開始研制α官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑。

膠粘劑偶聯(lián)劑鈦酸酯偶聯(lián)劑

鈦酸酯偶聯(lián)劑最早出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代。1974年12月美國Kenrich石油化學(xué)公司報(bào)道了一類新型的偶聯(lián)劑，它對許多干燥粉體有良好的偶聯(lián)效果。此后加有鈦酸酯偶聯(lián)劑的無機(jī)物填充聚烯烴復(fù)合材料相繼問世。鈦酸酯偶聯(lián)劑已成為復(fù)合材料不可缺少的原料之一。

膠粘劑偶聯(lián)劑鋁酸酯偶聯(lián)劑

鋁酸酯偶聯(lián)劑是一種新型偶聯(lián)劑，其結(jié)構(gòu)與鈦酸酯偶聯(lián)劑類似，分子中存在兩類活性基團(tuán)，一類可與無機(jī)填料表面作用；另一類可與樹脂分子纏結(jié)，由此在無機(jī)填料與基體樹脂之間產(chǎn)生偶聯(lián)作用。鋁酸酯偶聯(lián)劑在改善制品的物理性能，如提高沖擊強(qiáng)度和熱變形溫度方面，可與鈦酸酯偶聯(lián)劑相媲美；其成本較低，價(jià)格僅為鈦酸酯偶聯(lián)劑的一半，且具有色淺、無毒、使用方便等特點(diǎn)，熱穩(wěn)定性能優(yōu)于鈦酸酯偶聯(lián)劑。

膠粘劑偶聯(lián)劑雙金屬偶聯(lián)劑

雙金屬偶聯(lián)劑的特點(diǎn)是在兩個(gè)無機(jī)骨架上引入有機(jī)官能團(tuán)，因此它具有其它偶聯(lián)劑所沒有的性能：加工溫度低，室溫和常溫下即可與填料相互作用；偶聯(lián)反應(yīng)速度快；分散性好，可使改性后的無機(jī)填料與聚合物易于混合，能增大無機(jī)填料在聚合物中的填充量；價(jià)格低廉，約為硅烷偶聯(lián)劑的一半。

膠粘劑偶聯(lián)劑木質(zhì)素偶聯(lián)劑

木質(zhì)素是一種含有羥基、羧基、甲氧基等活性基團(tuán)的大分子有機(jī)物，是工業(yè)造紙廢水中的主要成分。對木質(zhì)素的開發(fā)和應(yīng)用，既可減少工業(yè)污染，又能增加其使用價(jià)值。木質(zhì)素是在第二次世界大戰(zhàn)中開始被人們所注意，戰(zhàn)后被開發(fā)出來的。在橡膠工業(yè)中的應(yīng)用主要以補(bǔ)強(qiáng)作用為主，以提高膠料的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度及耐磨性；可在橡膠中大量填充，以節(jié)約生膠用量，并能在相同體積下得到質(zhì)量更輕的橡膠制品。

膠粘劑偶聯(lián)劑錫偶聯(lián)劑

在工業(yè)生產(chǎn)溶聚丁苯橡膠（SSBR）時(shí)常采用四氯化錫偶聯(lián)活性SBR，所得SSBR稱為錫偶聯(lián)SSBR。其特點(diǎn)是碳-錫鍵在混煉過程中易受剪切和熱的作用而發(fā)生斷裂，導(dǎo)致相對分子質(zhì)量下降，從而改善了膠料的加工性能；鏈末端錫原子活性高，可增強(qiáng)炭黑與膠料之間的相互作用，提高膠料的強(qiáng)度和耐磨性能，有利于降低滾動(dòng)阻力和減小滯后損失。由于錫偶聯(lián)劑的獨(dú)特性能，使其越來越受到人們的關(guān)注。

偶聯(lián)劑是一種重要的、應(yīng)用領(lǐng)域日漸廣泛的處理劑，主要用作高分子復(fù)合材料的助劑。偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)的最大特點(diǎn)是分子中含有化學(xué)性質(zhì)不同的兩個(gè)基團(tuán)，一個(gè)是親無機(jī)物的基團(tuán),易與無機(jī)物表面起化學(xué)反應(yīng)；另一個(gè)是親有機(jī)物的基團(tuán)，能與合成樹脂或其它聚合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或生成氫鍵溶于其中。因此偶聯(lián)劑被稱作“分子橋”，用以改善無機(jī)物與有機(jī)物之間的界面作用，從而大大提高復(fù)合材料的性能，如物理性能、電性能、熱性能、光性能等。偶聯(lián)劑用于橡膠工業(yè)中，可提高輪胎、膠板、膠管、膠鞋等產(chǎn)品的耐磨性和耐老化性能，并且能減小NR用量，從而降低成本。