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一、鈦酸酯偶聯(lián)劑在涂料中的應(yīng)用
1、應(yīng)用機(jī)理：
(1)偶聯(lián)劑和表面活性劑的區(qū)別：
在涂料制造過程中，需要將屬于親水的極性物質(zhì)顏、填料分散到屬于疏水的非極性物質(zhì)有機(jī)基料中去。為了增加無機(jī)物與有機(jī)高分子之間的親合性，一般要用偶聯(lián)劑或其它表面活性劑等處理無機(jī)物的表面，使它由親水變?yōu)槭杷裕瑥亩龠M(jìn)無機(jī)物和有機(jī)物之間的界面結(jié)合。
偶聯(lián)劑和表面活性劑在分子結(jié)構(gòu)和應(yīng)用性能方面有些相似，但也有差別。二者都是由親水和疏水兩種基團(tuán)組成。表面活性劑通過分子中親水基團(tuán)定向吸附在無機(jī)顏、填料表面形成單分子層，這是一種物理吸附現(xiàn)象，從而提高顏填料在基料中的分散性和潤(rùn)濕性，因此僅是物理吸附，所以表面活性劑有遷移現(xiàn)象影響光澤，外觀和附著力。偶聯(lián)劑是通過化學(xué)反應(yīng)和無機(jī)顏填料表面進(jìn)行偶聯(lián)結(jié)合并和高分子基料進(jìn)行交聯(lián)，把兩種不同性質(zhì)的物質(zhì)結(jié)合起來，起橋梁作用，從結(jié)合強(qiáng)度，提高顏、填料在基料中的分散程序以及降低界面自由能的幅度，偶聯(lián)劑都大大勝過表面活性劑。
(2)偶聯(lián)劑的偶聯(lián)機(jī)理：
關(guān)于鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機(jī)理，一般認(rèn)為是在單烷氧鈦酸酯偶聯(lián)劑中只有一個(gè)異丙氧基團(tuán)是能和無機(jī)物偶聯(lián)的水解基團(tuán)，因此就可以在無機(jī)顏、填料的表面形成單分子層相比之下，鈦酸酯偶聯(lián)劑更能緊密地把無機(jī)顏產(chǎn)填料和有機(jī)高分子材料連接起來，充分發(fā)揮每個(gè)鈦酸酯分子的作用。因此，用量小、效果大。由于鈦酸酯偶聯(lián)劑以單分子狀態(tài)包復(fù)在無機(jī)顏、填料表面取代原來吸附的微量水分及氣體，同時(shí)通過分子中長(zhǎng)碳鏈?zhǔn)杷苑撬榛]，增加了和有機(jī)高分子基料的相容性，降低界面的自由能，從而有利于粉體聚集體被有機(jī)高分子基料所潤(rùn)濕和分散。
2、實(shí)用研究：
鑒于鈦酸酯偶聯(lián)劑在涂料工業(yè)中的應(yīng)用前景非常廣闊。國(guó)內(nèi)一些單位正在研制、生產(chǎn)鈦酸酯偶聯(lián)劑，在鈣、塑材料方面已經(jīng)有一定程序的應(yīng)用和發(fā)展，涂料品種結(jié)構(gòu)正由低檔向中、高檔產(chǎn)品發(fā)展。涂料品種正由傳統(tǒng)的溶劑型涂料逐步向水性高固體分子溶劑，粉末和無機(jī)涂料方向發(fā)展，除明顯提高涂料的裝飾性和保護(hù)性外，又要求涂料向高效能、多功能、特效和專用方向發(fā)展，需要各種各樣新型功能涂料。由于鈦酸酯偶聯(lián)劑獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和多品種、多功能的特性。雖然用量少，卻能滿足涂料多方面的性能要求。
3、應(yīng)用功能：
由于鈦酸酯偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)中6個(gè)不同的功能區(qū)的特點(diǎn)，可以根據(jù)涂料工業(yè)的需要設(shè)計(jì)出不同基團(tuán)的鈦酸酯偶聯(lián)劑，使其成為特定的，或兼有多種功能的偶聯(lián)劑，賦于涂料、油墨具有如下功能：
(2)防沉性能好，提高貯存穩(wěn)定性。
(3)有助磨作用，能縮短研磨道數(shù)和時(shí)間，同樣研磨時(shí)間可使粒子研磨得更細(xì)。
(4)能增加漆膜對(duì)基材的附著力，提高漆膜對(duì)各種金屬，玻璃及無機(jī)材料的粘結(jié)性，改善耐磨擦性，提高沖擊強(qiáng)度，增加柔軟性。
(5)能明顯增加涂料的著色強(qiáng)度和反射能力，提高漆膜光澤，增加覆蓋率。
(6)在防火涂料中能產(chǎn)生阻燃效果。
(7)在防銹涂料中能起防銹效果。
(8)能降低涂料體系的粘度，降低樹脂的固化溫度。
(9)具有較好的觸變性能，并能提高涂膜的斥水性、耐磨性和耐洗滌性。
(10)具有較好的抗氧化性能，及抗紫外線功能。
(11)顯著改進(jìn)涂膜的機(jī)械性能，耐侯性，耐鹽霧性及抗泛黃性。
3、使用方法：
鈦酸酯偶聯(lián)劑能在顏、填料表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)：形成單分子層發(fā)揮每個(gè)分子的橋梁作用，因此用量少、作用大。為了使少量鈦酸酯偶聯(lián)劑能夠均勻分布在顏、填料表面：就要采用有效的使用方法，并要遵循如下原則：不要另外再添加表面活性劑，因?yàn)樗鼤?huì)干擾鈦酸酯在填料界面上的反應(yīng)，這樣才能發(fā)揮其應(yīng)有的效果。
根據(jù)偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)類型，耐水性，實(shí)際使用對(duì)象和使用場(chǎng)合，應(yīng)采取不同方法，現(xiàn)將幾種使用方法介紹如下：
(1)顏、填料預(yù)處理法：
將鈦酸酯偶聯(lián)劑予先包覆到顏、填料表面的方法，雖然比較麻煩，但這樣處理的效果比較好。
方法是：將偶聯(lián)劑溶解在少量甲苯，二甲苯等烴類溶劑中，加入顏、填料里，在高速攪拌下(約1000轉(zhuǎn)/分)適當(dāng)升溫至90℃左右攪拌約半小時(shí)左右，使每個(gè)顏、填料顆粒都能包覆上一層偶聯(lián)劑。顏填料經(jīng)偶聯(lián)劑包覆后，就可按通常方法配制涂料。
(2)直接添加法：
在制漆過程中，在高速分散之前直接加入偶聯(lián)劑的方法。
方法是：將稱量偶聯(lián)劑用溶劑汽油，二甲苯等溶劑將偶聯(lián)劑溶解，再分散到有機(jī)基料中，再加入顏料，填料進(jìn)行高速分散，再按通常方法配制涂料。
水性涂料使用水溶性偶聯(lián)劑，處理方法同上述一樣溶劑換成水就可以了。
4、偶聯(lián)劑的用量：
偶聯(lián)劑的用量理論上是要使偶聯(lián)劑中全部親水反應(yīng)基團(tuán)與顏、填料所提供的羥基或質(zhì)子發(fā)生反應(yīng)，沒必要過量，但實(shí)際上的用量，要根據(jù)填料的粒度和表面官能團(tuán)的情況等，來決定最合適的用量�？梢杂谜扯葴y(cè)定法求得粘度和偶聯(lián)劑用量的關(guān)系。
粘度下降最大點(diǎn)就是最合適的鈦酸酯用量。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，偶聯(lián)劑用量應(yīng)該是涂料中固體顏、填料量的1-3％左右，顏、填料的粒度越細(xì)，表面積越大，偶聯(lián)劑的用量就越多。
在水性涂料中，由于溶劑少，潤(rùn)濕性低，因而附著力不如相應(yīng)的溶劑型涂料好，鈦酸酯偶聯(lián)劑可與聚合物及無機(jī)底材形成橋鍵，由于偶聯(lián)劑中引入極性基團(tuán)（如環(huán)氧基團(tuán)），與底材親和力提高，因而附著力明顯提高，這是鈦酸酯偶聯(lián)劑在水性涂料中應(yīng)用最突出的優(yōu)勢(shì)。與硅烷偶聯(lián)劑相比，它不會(huì)提高涂層硬度，但可以提高柔韌性。
鈦酸酯偶聯(lián)劑是近十年來迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用于許多生產(chǎn)領(lǐng)域的一類新穎化工助劑，在合成及應(yīng)用，國(guó)外見諸報(bào)導(dǎo)較多，國(guó)內(nèi)也正在越來越受到關(guān)注。
鈦酸酯偶聯(lián)劑廣泛用于涂料工業(yè)，是一種多功能性助劑，但也要經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)才能取得最佳效果。為了實(shí)現(xiàn)涂料工業(yè)現(xiàn)代化，必須廣泛開展鈦酸酯在涂料工業(yè)中的應(yīng)用研究。
二、硅烷偶聯(lián)劑在涂料、油墨工業(yè)中的典型應(yīng)用
1、伴隨著改善物理性能和延長(zhǎng)壽命的要求更高，涂料工業(yè)對(duì)揮發(fā)有機(jī)組分法規(guī)也越來越嚴(yán)格，硅烷技術(shù)越來越引起人們的關(guān)注。
硅烷偶聯(lián)劑在涂料中，主要用于填料改性、樹脂改性和用作底涂，主要起到如下作用：
(1)提高涂膜與基材的附著力、耐水性、耐候性和耐磨性
(2)改善機(jī)體樹脂與顏料和填料的相容性、分散性
(3)改善基體樹脂的交聯(lián)成分 提高涂膜表面的硬度
2、經(jīng)硅烷改性的聚合物中的烷氧基在濕態(tài)下水解形成硅醇基團(tuán)，該基團(tuán)通過縮合反應(yīng)可形成交聯(lián)的聚合物涂層。使用硅烷改性涂料聚合物主要有兩種方法：
(1)共聚合
(2)后添加
在溶劑型體系中，聚合物單體可以與硅烷通過共聚合反應(yīng)形成硅烷改性聚合物。
在水性體系中，丙烯酸酯或其他單體，與硅烷共聚可得到硅烷改性的水性丙烯酸乳液。
也可以將硅烷接枝到聚合物上形成硅烷改性的聚合物。3、溶劑型體系
(1)硅烷改性丙烯酸酯聚合物
將丙烯酸酯和苯乙烯單體與硅烷共聚可得到硅烷改性的丙烯酸酯聚合物，從而制成濕法交聯(lián)的硅烷改性丙烯酸酯涂料。
經(jīng)過硅烷改性的汽車面漆具有非常好的耐候性，可以通過QUV加速老化實(shí)驗(yàn)器來測(cè)定涂層的保光性。在測(cè)試的最后階段，經(jīng)過甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷改性的樹脂顯示出優(yōu)異的保光性，而對(duì)比樣品則出現(xiàn)黃變和龜裂。
(2)硅烷改性聚氨酯
氨基硅烷可與含異氰酸酯封端的聚氨酯反應(yīng)生成硅烷改性的聚氨酯涂料聚合物，選取合適的硅烷來降低進(jìn)一步的反應(yīng)，這樣可以避免體系粘度持續(xù)升高。
4、水性體系
(1)硅烷用于乳液聚合
將丙烯酸或其他單體，與硅烷在水性體系中共聚可得到硅烷改性的丙烯酸乳液。
將1%的乙烯基硅烷與醋酸乙烯和乙基丙烯酸己酯共聚，制成硅烷改性的乳膠漆，可顯著提高涂膜的附著力、耐擦洗性和耐溶劑性。
(2)硅烷用于聚合物后添加劑
聚合物形成后，活性的功能硅烷（主要是環(huán)氧類硅烷）可與之在水性體系中進(jìn)一步反應(yīng)，從而增加體系交聯(lián)密度、提高耐水、耐溶劑、耐化學(xué)品和耐沾污等特性。適合于此應(yīng)用的聚合物體系有：?jiǎn)谓M份水性丙烯酸酯、水性聚氨酯分散體、水性環(huán)氧和水性醇酸等。
