铝酸酯偶联剂

铝酸酯偶联剂是福建师范大学在二十世纪八十年代末研制出来的新型偶联剂，由于它呈蜡状固体，颜色呈浅白色，应用方便、价格低廉，受到广大用户的欢迎，目前是填充改性塑料中应用最广泛的偶联剂品种之一。
铝酸酯偶联剂的外观为白色或淡黄色蜡状固体，熔融温度70～80℃，降黏幅度≥ 98.0%，热分解温度270℃。
铝酸酯偶联剂的化学通式为：(RO)x-AL(-Dn)-(OCOR′)m，式中，Dn代表配位基团，如N、O等;RO—为与无机粉体表面活泼质子或官能团作用的基团;COR′为与高聚物基料作用的基团。

图1为铝酸酯偶联剂分子的空间结构示意图。 偶联剂又名黏结促进剂，是一类在分子中既有能与无机材料起物理或化学作用的基团，又有能与聚合物起物理或化学作用的基团的化合物。由于它同时能与无机物及聚合物起作用，故可以在无机材料与高分子合成材料的界面上搭起“分子桥”，使它们紧密地结合，达到增强的目的，所以称为偶联剂。
在塑料加工中，偶联剂主要用来改善粉末填料或增加纤维 (特别是玻璃纤维) 与塑料的结合，提高塑料制品的强度及使用寿命，并改善其加工性能与物理性能。此外，它还是复合推进剂 (可以看作是一种含大量非补强填料的复合材料) 的一个重要的组成部分。
目前，市场上提供的偶联剂主要有硅烷、铝酸酯、钛酸酯等品种。硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂可以并用，并常有相乘效果，硅烷-钛酸酯复配型偶联剂是今后发展的新的产品。由于硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂大多数产品为液体状，这给在高混机中加入带来麻烦，这些产品的颜色也会影响填充改性母料，所以，铝酸酯偶联剂和固体蜡状呈浅白色的新型复合偶联剂，由于固体蜡状材料易计量添加，使用方便，色泽浅白，已受到碳酸钙等无机粉体改性材料生产厂家的青睐。
以上信息由Chemicalbook彤彤编辑整理。 铝酸酯偶联剂的性能特点分为以下几点。
①与其他偶联剂 (如钛酸酯、硼酸酯等) 相比，经铝酸酯偶联剂活化改性处理后的无机粉体，除质量稳定外，还具有色浅、无毒、味小及对PVC的协同热稳定性和润滑性好等特点，适用范围广，无需稀释剂，使用方便，价格低廉。
②经铝酸酯偶联剂活化改性处理的各种无机粉体，因其表面发生化学或物理作用生成一有机分子层，由亲水性变成亲油性。实践证明，无机粉体表面经铝酸酯偶联剂改性后用于复合制品中，偶联剂的亲无机端与亲有机端能分别与无机填料表面和有机树脂发生化学反应或形成缠结结构，增强了无机粉体与有机树脂的界面相容性，所以用铝酸酯偶联剂改性，不仅可以改善无机粉体填充的塑料制品加工性能，而且也可以明显改善制品的物理力学性能，使产品吸水率降低，吸油量减少，填料分散均匀。对于一些填充量较低的塑料制品，一般可大幅度增加填料用量 (比原填充量增加一倍或一倍以上)，改善加工性能 (熔体黏度下降，对模具磨损减少)，提高产品质量，降低生产成本，因而是企业提高经济效益的重要方法。

图2为铝酸酯偶联剂与无机粉体表面的作用机理
③在生产颜料、油墨的研磨颜 (填) 料工序中，可直接加入铝酸酯偶联剂，可起到改善颜 (填) 料的分散性，缩短研磨时间，提高细度、亮度和降低黏度的明显效果。 铝酸酯偶联剂具有与无机粉体表面反应活性大、色浅、无毒、味小、热分解温度较高、使用时无须稀释以及包装运输和使用方便等特点。研究中还发现在PVC填充体系中铝酸酯偶联剂有很好的热稳定协同效应和一定的润湿增塑效果。因此铝酸酯偶联剂广泛应用于各种无机填料、颜料及阻燃剂，如重质碳酸钙、轻质碳酸钙、碳酸镁、磷酸钙、硫酸钡、硫酸钙、滑石粉、石棉粉、钛白粉、氧化锌、氧化铝、氧化镁、铁红、铬黄、炭黑、白炭黑、立德粉、云母粉、高岭石、膨润土、炼铝红泥、叶蜡石粉、海泡石粉、硅灰石粉、粉煤灰、玻璃粉、玻纤、氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、聚磷酸铵、偏硼酸锌等的表面改性处理。 经改性后的填料、阻燃剂、颜料，可适用于塑料、橡胶、涂料、油墨、层压制品和黏结剂等复合制品。
铝酸酯偶联剂对许多无机填料/有机物分散体系有明显的降黏作用，其效果可与相应的钛酸酯偶联剂相比。

图3为用铝酸酯偶联剂改性处理后各种无机填料、颜料的黏度 铝酸酯偶联剂的用量一般为复合制品中填料质量的0.3%～1.0%。对于注射或挤出成型的塑料硬制品，用量为填料质量的1.0%左右。其他工艺成型的制品、软制品及发泡制品，用量为填料质量的0.3%～0.5%。超细和高比表面积的填料，如氢氧化铝、氢氧化镁、白炭黑可用1.0%～2.0%。
使用时可采用填料预处理法或直接加入法。
(1)填料预处理法。先将填料预热至110℃左右，然后加入捏碎后的铝酸酯偶联剂，用高速加热混合机或其他表面改性设备进行表面化学包覆改性。经铝酸酯偶联剂表面处理过的填料和普通填料一样，可以直接用于聚氯乙烯和橡胶制品。但用于与聚乙烯、聚丙烯、ABS和PS等粒状树脂原料复合时，最好预先制成母料。
(2)直接加入法。若物料总含水量低于0.5%，可直接在高速捏合时加入铝酸酯偶联剂。加入方法同上，但加料顺序以填料、偶联剂和少量增塑剂先加为好，热拌3min后，再加入其他组分，然后再进行捏合。此法适用于各种聚氯乙烯软硬塑料制品。 用于塑料、橡胶中填料的活化改性