一   偶联剂的简介

偶联剂也称表面处理剂。由于大多数无机填料是亲水的，而作为涂料主体的聚合物却是疏水的，两者之间难于亲和，不是分散困难就是加入量受到限制。而偶联剂却可以使两者易于亲和：分子中的一部分基团可与无机物表面的化学基团反应，形成牢固结合；而另一部分基团则有亲和有机物的性质，即可与有机物分子反应或物理缠绕，使二者紧密相联。而且经过偶联剂处理过的无机填料，聚集的颗料直径明显减小，使体系的流动性得到改善，大大改进了涂料的加工性能，光泽、色泽鲜艳度等表观质量和机械性能。

二  偶联剂的分类

（1）硅烷偶联剂

主要用作含硅无机填料的表面处理剂。可分为乙烯基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷、氨基硅烷、脲基硅烷、酰胺基硅烷、氨基羧酸酯基硅烷、氨丙基硅烷、芳基硅烷、阳离子硅烷等。

硅烷偶联剂的作用机理是：它分子中有能和有机聚合物和无机填料分别进行化学反应的官能团，其中有能够水解的基团，如氯原子、烷氧基、乙酰基；能和有机物反应的基团，如乙烯基、环氧基、氨基或巯基等。由于在同一个分子中具有这两类化学基团，因此它既能同无机物中的羟基又能与有机物中的长分子链作用，起到偶联功效，增加了树脂与填料间的结合力，增强和改善了其它性能。

湖北来斯公司在2012年开发的偶联剂783属于该类产品，在粉末涂料行业中应用很多。不仅改善填料性能，而且还能改善粉末涂层与工件底材的附着力，提高涂层的耐冲击性，赋予工件在加工切割过程中保持涂层不开裂的功能。加量0.5%，适合铸铁、铝材、镀锌等各类金属工件。

（2）钛酸酯偶联剂

主要用来处理含钙、钡等无机填料。可分为单烷氧基脂肪酸类、单烷氧焦磷酸酯类、螯合类、配位类等。配位型偶联剂含有四个烷氧基和两个长链结构单元，当它与加有碳酸钙的树脂作用时，其机理如下：烷氧基可与碳酸钙表面的水分子形成化学键，放出异丙醇，在碳酸钙表面覆盖了一层偶联剂的单分子膜，改善了填料表面的性能，增加和树脂的相容性；而两个长链结构单元则与大分子发生缠绕，起到桥梁作用，从而把碳酸钙与树脂联接起来。

钛酸酯偶联剂与硅烷偶联剂有协同效果，但在无机填料表面会争夺氢氧根离子，因此要控制各自的用量。不同类型的钛酸酯偶联剂具有不同作用，能够取长补短，达到更满意的效果，必要时也可混合使用。

湖北来斯792偶联剂就是钛酸酯为主，复合硅烷的类型。通过复配改性后，性能比以前改善较为明显。

某些表面活性剂会影响或对抗偶联作用，酯类增塑剂会和钛酸酯进行酯交换反应，因此象氧化锌、硬脂酸和增塑剂都应在偶联剂与填料和树脂充分混合后才可加入。

三  偶联剂的使用

选择偶联剂的基本原则是，酸性填料应使用碱性官能团的偶联剂，而碱性填料应选用含酸性官能团的偶联剂。含硅的无机填料选用硅烷偶联剂最佳，含钙、钡的无机填料选用钛酸酯偶联剂效果更好，其它填料视实际效果确定偶联剂的类型与品种。各种不同结构的偶联剂可以与相应的有机聚合物相适应，一般在使用前都要通过试验才能确定。

偶联剂的用量主要取决于涂料中的颜料、填料和其它无机添加物的总量，在实际使用中真正起作用的是偶联剂所形成的单分子层，因此过多的用量是不必要的，偶联剂的用量与其品种和填料的表面积有关。最佳用量可以通过下列公式计算：

最终还是应该通过试验确定实际用量。一般硅偶联剂的加入量为填料量或树脂量的1%左右，钛酸酯偶联剂的加入量为填料量0.1~3%、树脂量的0.25~1%。偶联剂可以先与无机填料或聚合物混合，也可同时与二者混合，但一般都采用先与无机填料混合法。

在粉末涂料的应用中，比较多的型号是，湖北来斯公司的偶联剂782。这是一类均衡的复合型偶联剂，价格便宜，加量为配方的0.5%。铸铁防盗门冲压不开裂，效果显著。

湖北来斯技术部   2020.5.16