粉體工業(yè)是重要的基礎原料工業(yè)，在一些高分子材料工業(yè)及高聚物復合材料領域中，粉體常常用作無機礦物填料。不僅降低了材料的生產(chǎn)成本，而且還能提高復合材料的力學性能以及穩(wěn)定性，甚至可以賦于材料某些特殊的物理化學性能，如耐腐蝕性、絕緣性和阻燃性等。

但是由于無機粉體與有機高聚物的界面性質不同，因此當以無機粉體作為填充物時，除了需要相關的粒度和粒度分布要求之外，還必須對其表面進行改性，以改善其表面的物理化學特性，使其趨近基體的表面特性提高其在基體中的分散性，從而提高材料的力學性能及綜合性能。

偶聯(lián)劑的分類

無機粉體改性需要用表面改性劑，表面改性劑的種類很多，偶聯(lián)劑是應用最多的一種。在填充體系中起到分散、偶聯(lián)、增容、補強等作用。偶聯(lián)劑的種類繁多，按其組成成分可分為：硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡合物及其它高級脂肪酸、醇、酯的偶聯(lián)劑等,目前應用范圍最廣的是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑。

偶聯(lián)劑改性機理

偶聯(lián)劑分子結構的最大特點是分子中具有能分別與無機物和有機物反應的兩種性質不同的官能團的低分子化合物。其分子中含有化學性質不相同的兩個基團，一個基團親無機物，易于無機粉體表面起化學反應；另一個基團親有機物，能與聚合物起化學反應，生成化學鍵。因此偶聯(lián)劑又被稱為“分子橋”，用于改善無機粉體和有機物之間的界面作用，從而大大提高材料的各方面性能。

1硅烷偶聯(lián)劑

硅烷偶聯(lián)劑是人們研究最早、應用最早的偶聯(lián)劑。它是近年來發(fā)展較快的一類有機硅產(chǎn)品，其品種繁多，結構新穎，僅已知結構的產(chǎn)品就有百余種。其通式為RnSiX（4-n），式中R為非水解的、可與高分子聚合物結合的有機官能團。如甲基、乙烯基、氨基、環(huán)氧基、巰基、丙烯酰氧丙基等。X為可水解基團，遇水溶液、空氣中的水分或無機物表面吸附的水分均可引起分解，與無機物表面有較好的反應性。典型的X基團有甲氧基、乙氧基、烷氧基、芳氧基、�；�、氯基等。作用機理大致分以下3步：（1）X基水解為羥基；（2）羥基與無機物表面存在的羥基生成氫鍵或脫水成醚鍵；（3）R基與有機物相結合。

硅烷偶聯(lián)劑主要應用于陶土、滑石粉、硅灰石、炭黑、白炭黑、石英、鋁粉、鐵粉、氫氧化鋁、二氧化硅、云母、玻璃微珠等無機粉體的表面處理中，但不適用于碳酸鈣。

2鈦酸酯偶聯(lián)劑

鈦酸酯偶聯(lián)劑是70年代后期由美國肯利奇石油化學公司開發(fā)的一種偶聯(lián)劑。對于熱塑型聚合物和干燥的填料有良好的偶聯(lián)效果。這類偶聯(lián)劑的通式為RO(4-n)Ti(OX-R’-Y)n(n=2,3)。RO-是可水解的短鏈烷氧基，能與無機物表面羥基起反應，；-O區(qū)可與帶羧基的聚合物發(fā)生酯交換反應，或與環(huán)氧樹脂中的羧基進行酯化反應，使填充劑、鈦酸酯和聚合物三者交聯(lián)。OX-決定鈦酸酯所具有的特殊功能，可以是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等。鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用應歸結于它對界面的影響，即它能在無機填料和有機聚合物之間形成化學橋鍵，這種偶聯(lián)劑的特點是能在填料表面形成單分子層而不會形成多分子層，并且由于其本身的化學結構特點，使鈦酸酯偶聯(lián)劑具有表面改性效果。

鈦酸酯偶聯(lián)劑可用來處理碳酸鈣、滑石粉、硫酸鋇、氫氧化鋁等無機粉體填料。

3鋁酸酯偶聯(lián)劑

鋁酸酯偶聯(lián)劑是由福建師范大學研制出的一種新型偶聯(lián)劑，其結構與鈦酸酯偶聯(lián)劑類似，分子中存在兩類活性基團，一類可與無機填料表面作用；另一類可與樹脂分子纏結。鋁酸酯偶聯(lián)劑化學通式為

其中Dn代表配位基團；RO能與無機粉體發(fā)生反應；COR為與高聚物基料作用的基團。

適用于碳酸鈣、硅灰石、滑石粉、高嶺土、膨潤土、石膏粉、氧化鋁、氫氧化鋁等無機粉體和氧化鐵紅、鋅鋇白、鈦白粉等顏料的表面改性。