作用机理
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作用机理

CapatueTM有机金属酯类偶联剂的作用机理

有机金属酯类偶联剂(钛酸酯、锆酸酯和铝酸酯)是以4价(钛、锆)或3价(铝)金属为中心原子,在同一化合物分子结构中同时具有无机反应性基团和有机反应基团的一类偶联剂(架桥剂)。它们虽然与硅烷偶联剂一样在同一分子结构中都接有4个反应基团(铝酸酯除外,铝为3价金属,因此铝酸酯结构中只有3个反应基团),但有机金属酯类偶联剂中的3个官能团(铝是2个)是有机反应基团Y,而硅烷偶联剂只有1个Y基团。同时,有机金属酯类偶联剂是通过质子化反应与填料或底材表面进行反应,不需要填料表面一定要有羟基(硅烷偶联剂有此限制),也不需要预水解或填料表面需残留水份(硅烷偶联剂有此要求)。有机金属酯类偶联剂基本适用于所有类型的填料和颜料,无论它们表面是否含有羟基,对炭黑、石墨、碳酸钙、硫酸钡等硅烷偶联剂无法改性的填料也有不错的效果。

有机金属酯类偶联剂(以钛酸酯为代表)的化学结构:

 图一

(1) RO = 可水解基团或能够与基材表面的羟基或自由质子反应的基团。有机金属酯类偶联剂主要通过配位机理与填料表面的自由质子反应,不产生副产物。不像硅烷反应那样需要水和基材表面的羟基,自由质子存在于几乎所有的三维粒子上,这使得有机金属酯类偶联剂具有更加广泛的用途。

(2) Ti, Si = 有机金属中心原子,硅、钛、锆或铝。由于Ti-O (或Zr-O、Al-O)的结合键能较低,能自由游离,这使得有机金属酯类偶联剂具有酯交换、烷基交换的反应活性和一些其它催化活性(如Repolymerization);但Si-C 的键能较强,没有此类反应活性。

(3) X =提供粘接性、吸附性的一些基团如磷酸酰氧基、焦磷酸酰氧基、磺酰基、 羧基等,赋予膨胀、阻燃、防锈、季铵盐化、游离、电子交换控制等功能。

(4) R' = 热塑性基团,如脂肪族基团、非极性的异丙氧基、丁基、辛基、异硬脂酰基;或环烷基的、中等极性十二烷基苄基等;或芳香族基团如苯基、异丙苯基等。这一部分提供对长碳链的范德华缠绕,从而使热塑性塑料的抗冲击强度和扯断伸长率得到明显提高;为改善加工流变性能提供了良好的内润滑;提供了超塑化效应以及聚合物的相容性。

(5) Y = 具有热固性反应活性的基团,如氨基、环氧基、乙烯基、巯基、甲基丙烯酰氧基等,提供了对相应热固性树脂的反应活性。

(6) 4-n =1、2或3官能团。 杂化钛(锆)酸酯可以含有1摩尔的(功能3)羧基、(功能4)脂肪族异硬酯酸酰氧基配位体和2摩尔的(功能3)羧基、(功能5)丙烯酰氧基配位体。

CapatueTM有机金属酯类偶联剂(以钛酸酯为代表)的类型及特性

m值

n值

类型

典型产品

特 性

1

3

单烷氧基型

TCA-K9S、K12、KTTO、KTTT、K38S、K44

适用性广,但易水解,耐热性、耐溶剂性不佳。

1

3

新烷氧基型

TCA-L01、L12、L38、L44、L97

耐高温,并可用于聚氨酯体系。

4

2

配位型

TCA-K41B、K46B、K55

酯交换活性最低,可与酯类产品共用。

1

2

螯合型

TCA-K238S

更优的水解稳定性。

1

2或3

季铵盐型

TCA-K238T、238J

可用于水性体系。

 

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