了解鈦酸酯結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，可以幫助你正確選用各類品種。
四價元素是***好的分子建筑者，例如四價碳——構(gòu)成了生命的基礎(chǔ)。同樣鈦化學表明，四價鈦可以使化學家們合成出各種分子類型的鈦酸酯作為偶聯(lián)劑，它們除了能為不同的填充劑和聚合物體系提供良好的偶聯(lián)作用外，還顯示其它各種功能。
鈦酸酯偶聯(lián)劑的分子可以劃分為六個功能區(qū)，它們在偶聯(lián)機制中分別發(fā)揮各自的作用。
六個功能區(qū)如下圖所示：
無機相 有機相
←-------· ---------------------→
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
(H′O)m--Ti--(-- OX--R--Y )n
式中： 1 ≤ m ≤ 4 ， m + n ≤ 6
功能區(qū)① （ R O ）m----起無機物與鈦偶聯(lián)。
鈦酸酯偶聯(lián)劑通過它的烷氧基直接和填料或顏料表面所吸附的微量羧基進行化學作用而偶聯(lián)。
由于功能區(qū)①基團的差異開發(fā)了不******型偶聯(lián)劑，每種類型對填料表面的含水量有選擇性，其機理參見“各類型特點”。
功能區(qū)②—（—O…）--具有酯基轉(zhuǎn)移和交聯(lián)功能。
該區(qū)可與帶羧基的聚合物發(fā)生酯交換反應(yīng)，或與環(huán)氧樹脂中的羧基進行酯化反應(yīng)，使填充劑、鈦酸酯和聚合物三者交聯(lián)。
酯交換反應(yīng)的活性受以下幾個因素支配：
1、 鈦酸酯分子與無機物偶聯(lián)部份的化學結(jié)構(gòu)；
2、 功能區(qū)③上的OX基團的化學結(jié)構(gòu)；
3、 有機聚合物的化學結(jié)構(gòu)；
4、 其它助劑和酯類增塑劑的化學性質(zhì)。
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鈦酸酯在聚烯烴之類的熱塑性聚合物中不發(fā)生交 換反應(yīng)。但在聚酯、環(huán)氧樹脂中或者在加有酯類增塑劑的軟質(zhì)聚氯乙烯塑料中，酯交換反應(yīng)卻有很大影響。 |
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酯交換反應(yīng)的活性太高會造成不良后果，例如像KR-9S 那樣的鈦酸酯，當加入到聚合物中后，能迅速發(fā)生酯交換反應(yīng)，初期粘度急劇升高，使填充量大大下降。而象KR-12那樣的鈦酸酯，酯交換反應(yīng)的活性低，沒有初期粘度效應(yīng)，但酯交換反應(yīng)可隨著時間逐漸進行，這樣不但初期的分散性良好，而且填充量可大為增加。
在涂料中可利用鈦酸酯偶聯(lián)劑的酯交換機制來交聯(lián)固化飽和聚酯和醇酸樹脂。由于酯交換作用可以表現(xiàn)觸變性，因此有較高酯交換活力的KR-9S具有觸變性效應(yīng)。TTS也有一定程度的酯交換能力。
功能區(qū)③ OX---連接鈦中心的基團。
這一部位的OX基團隨基結(jié)構(gòu)不同，對鈦酸酯的性能有不同影響。例如羧基可增加與半極性材料的相溶性；磺酸基具有觸變性；砜基可增加酯交換活性；磷酸酯基可提高阻燃性、聚氯乙烯的軟化性；焦磷酸酯基可吸收水份，改進硬質(zhì)聚氯乙烯的沖擊強度；亞磷酸酯基可提高抗氧性，降低聚酯或環(huán)氧樹脂中的粘度等。
功能區(qū)④ R---熱塑性聚合物的長鏈糾纏基團。
由于存在大量長鏈的碳原子數(shù)，提高了和高分子體系的相溶性，引起無機界面上表面能的變化，具有柔韌性及應(yīng)力轉(zhuǎn)移的功能，產(chǎn)生自潤滑作用，導(dǎo)致粘度大副度下降，改善加工工藝，增加制品的延伸率和撕裂強度，提高沖擊性能。如果R為芳香基，可提高鈦酸酯與芳烴聚合物的相溶性。
功能區(qū)⑤ Y---熱固性聚合物的反應(yīng)基團。
當它們連接在鈦的有機骨架上，就能使偶聯(lián)劑和有機材料進行化學反應(yīng)而連接起來，例如雙鍵能和不飽和材料進行交聯(lián)固化，氨基能和環(huán)氧樹脂交聯(lián)等。
功能區(qū)⑥ n ---熱塑性和熱固性聚合物的多功能性非水解基團。
通過調(diào)節(jié)n 值，可以調(diào)整偶聯(lián)劑與聚合物的反應(yīng)性，纏繞性、阻燃性、水解穩(wěn)定性及對無機物表面的柔順化作用等。
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