塑木偶聯(lián)劑

木粉與廢舊塑料復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)與研究不但可以提供充分利用自然資源的機(jī)會(huì)，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(chē)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(wú)機(jī)填料所無(wú)法比擬的優(yōu)良性能：來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、密度低、絕緣性好、對(duì)加工設(shè)備磨損小。但它并沒(méi)有像無(wú)機(jī)填料那樣得到廣泛應(yīng)用，原因主要有與基體樹(shù)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(guò)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﹣?lái)改性聚合物—木粉表面，可以提高木粉與樹(shù)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(shù)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(wèn)題。

相容性問(wèn)題主要靠加入各種添加劑來(lái)解決。

(1)偶聯(lián)劑法

偶聯(lián)劑可以提高無(wú)機(jī)填料、無(wú)機(jī)纖維與基體樹(shù)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(shù)脂的相容性。

(2)相容劑法

加入相容劑是最簡(jiǎn)單而且很有效的方法。據(jù)報(bào)道，合適的相容劑有馬來(lái)酸酐等接枝的植物纖維或馬來(lái)酸酐改性的聚烯烴樹(shù)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(shù)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(jí)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(wèn)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(lái)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(kāi)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(guò)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(guó)于20世紀(jì)60年代中期開(kāi)始研制硅烷偶聯(lián)劑。首先由中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所開(kāi)始研制γ官能團(tuán)硅烷偶聯(lián)劑，南京大學(xué)也同時(shí)開(kāi)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(guó)Kenrich石油化學(xué)公司報(bào)道了一類新型的偶聯(lián)劑，它對(duì)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(wú)機(jī)物填充聚烯烴復(fù)合材料相繼問(wèn)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(wú)機(jī)填料表面作用；另一類可與樹(shù)脂分子纏結(jié)，由此在無(wú)機(jī)填料與基體樹(shù)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(wú)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(wú)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(méi)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(wú)機(jī)填料與聚合物易于混合，能增大無(wú)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(duì)木質(zhì)素的開(kāi)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(kāi)始被人們所注意，戰(zhàn)后被開(kāi)發(fā)出來(lái)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(guò)程中易受剪切和熱的作用而發(fā)生斷裂，導(dǎo)致相對(duì)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(lái)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(wú)機(jī)物的基團(tuán),易與無(wú)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(shù)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(wú)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。