油漆、油墨—硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑 

　　偶聯(lián)劑是一種可以把兩種不同性質(zhì)的物質(zhì)通過(guò)化學(xué)或物理作用結(jié)合起來(lái)的一種改善型助劑，在復(fù)合材料中應(yīng)用較為廣泛。偶聯(lián)劑的親無(wú)機(jī)基團(tuán)與填料表面結(jié)合，親有機(jī)基團(tuán)與高分子樹(shù)脂纏結(jié)或反應(yīng)，利用其特有的分子橋性能使表面性質(zhì)相差很大的無(wú)機(jī)填料與高分子材料相容，從而大大提高復(fù)合材料的物理性能、電性能、熱性能、光性能等。生產(chǎn)中常用的幾類偶聯(lián)劑按其中心原子的不同，主要分為硅烷類、鈦酸酯類、鋁酸酯類等。硅烷偶聯(lián)劑是由硅氯仿（HSiCI3）和帶有反應(yīng)性基團(tuán)的不飽和烯烴在鉑氨酸催化下加成，再經(jīng)醇解而得。

偶聯(lián)劑應(yīng)用機(jī)理：
偶聯(lián)劑和表面活性劑的區(qū)別：

　　涂料制造過(guò)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(wú)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(wú)機(jī)物的表面，使它由親水變?yōu)槭杷裕瑥亩龠M(jìn)無(wú)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(guò)分子中親水基團(tuán)定向吸附在無(wú)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(guò)化學(xué)反應(yīng)和無(wú)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(lái)，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(guò)表面活性劑。

　　硅烷偶聯(lián)劑由于其特殊的結(jié)構(gòu)組成，被成功用于黏結(jié)促進(jìn)劑、表面處理劑已經(jīng)幾十年了 現(xiàn)在硅烷偶聯(lián)劑已經(jīng)逐漸成為涂料、油墨系統(tǒng)中不可缺少的組成份。無(wú)論是作為添加劑或單獨(dú)涂層底漆，都會(huì)賦予涂料、油墨絕佳的性能。 硅烷偶聯(lián)劑是擁有雙官能基團(tuán)的分子結(jié)構(gòu)，可用通式表示為Y(CH2)nSiX3，其中Y表示烷基、苯基以及乙烯基、環(huán)氧基、氨基、巰基等有機(jī)官能團(tuán)，常與涂料基體樹(shù)脂中的有機(jī)官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)結(jié)合；X表示氯基、甲氧基、乙氧基等，這些基團(tuán)易水解成硅醇而與無(wú)機(jī)物質(zhì)(玻璃、硅石、金屬、粘土等)表面的氧化物或羥基反應(yīng)，生成穩(wěn)定的硅氧鍵。因此，通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑，可在無(wú)機(jī)物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的界面之間架起“分子橋”，把兩種性質(zhì)完全不同的材料連接在一起。硅醇官能團(tuán)和硅烷偶聯(lián)劑的有機(jī)官能團(tuán)的反應(yīng)基團(tuán)可以決定硅烷偶聯(lián)劑在涂料體系中起什么作用。

硅烷偶聯(lián)劑在涂料和油墨中的作用：

　　（1）提高涂層附著力。（2）提高涂層的耐久性。（3）提高涂層的耐候性。（4）提高涂層的堅(jiān)韌性。（5）顯著降低填料和顏料的分散粘度，提高顏料分散性。

硅烷偶聯(lián)劑在底漆中的的應(yīng)用：

　　硅原子的共價(jià)鍵具有結(jié)合有機(jī)物和無(wú)機(jī)物獨(dú)一無(wú)二的能力，硅氧內(nèi)部與生俱來(lái)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，使其成為高性能涂料底漆的重要組成部分。在底漆中運(yùn)用硅烷偶聯(lián)劑可以提高其粘連性、保持其濕度、化學(xué)性、防紫外線和增強(qiáng)性；改進(jìn)填料的分散性。烷氧基硅烷偶聯(lián)劑可以與許多有機(jī)樹(shù)脂相容。事實(shí)上，硅烷偶聯(lián)劑是很強(qiáng)的極性溶劑，硅烷偶聯(lián)劑的聚合作用又來(lái)影響聚合物的相容性和最終性質(zhì)。在有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)物的表面（比如，顏料、填料和玻璃、金屬表面），無(wú)機(jī)烷氧官能團(tuán)以共價(jià)鍵的形式偶聯(lián)的大量有機(jī)基。硅烷偶聯(lián)劑的有機(jī)官能團(tuán)只要找到與其匹配的有機(jī)聚合物就會(huì)產(chǎn)生絕佳的效果。

硅烷偶聯(lián)劑作為附著力促進(jìn)劑： 

　　當(dāng)涂料中含有少量硅烷偶聯(lián)劑偶聯(lián)溶劑，在其涂布后，硅烷偶聯(lián)劑會(huì)遷移到涂料與底材的界面，與無(wú)機(jī)表面上的水分反應(yīng)，水解生成硅醇基，進(jìn)而與底材表面羥基形成氫鍵或縮合成—Si—M（M為無(wú)機(jī)表面），同時(shí)硅烷偶聯(lián)劑各分子間的硅醇基又相互縮合、齊聚形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的膜覆蓋在底材表面。即使在水浸條件下，硅烷偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑改性的涂料在各種無(wú)機(jī)底材表面附著良好。在漆基與底材之間的交界層內(nèi)，硅烷偶聯(lián)劑與漆基相互作用，形成硅烷偶聯(lián)劑與漆基相互滲透的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了其內(nèi)聚力和耐水侵蝕的穩(wěn)定性，并使應(yīng)力藉以由模量的底材向低模量的漆基轉(zhuǎn)移，從而顯著提高對(duì)底材的附著力。 KH-792（硅烷偶聯(lián)劑KH-792） 丙烯酸、醇酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、聚氨酯、乙烯基 底涂：用異丙醇稀釋成10％的固體份；添加劑：0.5-3.0％ 用于各種涂料體系對(duì)玻璃、鋁材和鋼材表面的附著力增進(jìn) KH-570(硅烷偶聯(lián)劑KH-570) 丙烯酸、醇酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、聚氨酯、乙烯基、不飽和聚酯樹(shù)脂 底涂：在酸性（PH-4.0）水中稀釋到0.1％－０.５％；添加劑：0.5-3.0％ 增進(jìn)自由基交聯(lián)的樹(shù)脂對(duì)無(wú)機(jī)底材的附著力，如：聚酯樹(shù)脂 KH-560(硅烷偶聯(lián)劑KH-560) 丙烯酸、醇酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、硝化纖維、酚醛、聚酯、聚氨酯、乙烯基 底涂：用異丙醇稀釋成10％的固體份；添加劑：0.5-3.0％ 用于各種涂料體系對(duì)玻璃、鋁材和鋼材表面的附著力增進(jìn) KH-171、 KH -151、 KH -172 丙烯酸、醇酸樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、聚氨酯、乙烯基 用于丙烯酸涂料等各種涂料，以及顏料的表面處理。
硅烷偶聯(lián)劑作為硬化劑：

　　氨基官能硅烷偶聯(lián)劑可作為傳統(tǒng)的環(huán)氧樹(shù)脂和聚氨基甲酸（乙）酯（一般采用有機(jī)硅樹(shù)脂）硬化劑。它們會(huì)有一種額外的作用，就是硅醇基互相反應(yīng)，生成硅氧鍵（Si-O-Si），這種過(guò)程稱之為縮合反應(yīng)。這種硅烷偶聯(lián)劑的交聯(lián)結(jié)果，改進(jìn)了涂層的強(qiáng)度和耐磨性，原因是由于穩(wěn)定的Si-O-Si硅氧網(wǎng)絡(luò)造成。 五、硅烷偶聯(lián)劑作為共聚單體 有機(jī)功能硅烷偶聯(lián)劑應(yīng)用于溶劑型樹(shù)脂合成和溶劑型涂料。有機(jī)功能硅烷偶聯(lián)劑在溶劑型樹(shù)脂合成中作為共聚單體，在溶劑型涂料中作為交聯(lián)促進(jìn)劑以及附著力促進(jìn)劑，可以達(dá)到以下效果： (1)耐侯性 (2)UV穩(wěn)定性 (3)附著力促進(jìn) (4)耐化學(xué)品性 硅烷偶聯(lián)劑的有機(jī)官能團(tuán)Y必須和其它單體一起反應(yīng)。通過(guò)硅醇官能團(tuán)Si-OH和基材粘合，產(chǎn)生交聯(lián)。
鈦酸酯偶聯(lián)劑在涂料油墨的應(yīng)用：

　　鈦酸酯偶聯(lián)劑是美國(guó) Kenrich 石油化學(xué)公司于 20 世紀(jì) 70 年代開(kāi)發(fā)的一類多功能型助劑，兼有分散劑、潤(rùn)濕劑、粘結(jié)促進(jìn)劑、固化催化劑、交聯(lián)劑、防銹劑和阻燃劑等多種功效 [1] 。與相應(yīng)的其他助劑相比，鈦酸酯偶聯(lián)劑性價(jià)比優(yōu)異，對(duì)提高涂料檔次，促進(jìn)涂料工業(yè)發(fā)展具有重要意義 。鈦酸酯偶聯(lián)劑因與中心元素鈦相結(jié)合的親水性基團(tuán)以及親油基團(tuán)的不同而異，總的說(shuō)來(lái)，按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可以分為單烷氧基型、螯合型、配位型 3 種類型。在 3 類鈦酸酯偶聯(lián)劑中，單烷氧基型品種最多，含有各種功能基團(tuán)和特點(diǎn)，適用范圍極廣，價(jià)格低，產(chǎn)量高，在涂料工業(yè)的應(yīng)用中具有廣闊的市場(chǎng)空間。

　　 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(méi)必要過(guò)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(lái)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。

　　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(guò)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(kāi)展鈦酸酯在涂料工業(yè)中的應(yīng)甩研 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(wú)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。

　　鈦酸酯偶聯(lián)劑應(yīng)用在涂料中的研究，國(guó)外報(bào)導(dǎo)得較多，國(guó)內(nèi)研究尚未大量投入。我公司聯(lián)合國(guó)內(nèi)部分大專院校及研究單位，投入較大科技力量，做了大量的工作，以各類鈦酸酯偶聯(lián)劑為主，輔以多種添加劑，推出了系列十余品種的涂料、油墨、專用助劑，堪與進(jìn)口助劑比美，價(jià)格適中。
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。

　　(1)良好的分散潤(rùn)濕功能，能明顯提高大部分無(wú)機(jī)與有機(jī)顏、填料在有機(jī)基料中的分散性，對(duì)炭黑、酞箐蘭、鐵紅、中鉻黃等分散也特有效。

　　(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(wú)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(shù)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；
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(guò)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。