偶联剂在涂料中的应用

 0· 引言
    近年来，由于人们环保意识的增强以及工业化发展对设备要求的提高，人们对涂料的要求也不断提高。除了要求涂料对基材的防护时间增长外，还要求涂料有良好的导电性、耐水性、耐老化性、耐高温性、耐溶剂性等性能。偶联剂由于其特殊的结构，无机官能团可水解成硅醇与无机粒子的表面羟基反应形成化学键，有机官能团与高分子聚合物以化学键或物理缠绕的方式结合，从而将无机材料和有机材料有机的结合起来。偶联剂通过这种方式在无机物和高分子聚合物之间形成桥梁，从而使涂料同时具有以上所述的两种或多种性能。因此，偶联剂越来越多的用于涂料行业。
    1· 偶联剂在导电涂料中的应用
    导电涂料涂于非导电底材上，具有传导电流及排除静电荷能力的作用。导电涂料通常由基体树脂、助剂、颜料、导电填料和溶剂组成，通过高速分散混合后涂于非导电底材表面，形成导电固化膜。黄鹏波等[1]研究表明加入NTC-401、CT-136、JSC后体系的电阻升高，而KH-550、KH-570 的加入降低了体系的电阻值，其中加入质量分数为2.5%的KH-550 体系电阻值降低最多。喻冬秀等[2]研制了一种以丙烯酸酯类树脂为基料的改性碳纤维体系导电涂料，确定了制备碳纤维体系导电涂料的最佳工艺条件：改性碳纤维/ 树脂质量比为0.7，钛酸酯偶联剂TMC-102 采用预处理用量为1%（质量分数） 和直接加入用量为1.5%（质量分数）相结合，制得的导电涂料综合性能较好；固化温度为50 ℃下固化20 min，涂膜厚度为150 mm 时，其表面电阻率达到1.02 Ω/sq。
    2· 偶联剂在水性涂料中的应用
    无机纳米粒子用于水性涂料可提高其机械性、耐候性、耐刷洗性等性能。但由于纳米粒子表面能高、比表面积大、易团聚影响其应用效果。为此采用偶联剂对无机纳米粒子进行表面改性以改善其在水性涂料中的分散性。刘成岑[3]等考察了铝钛复合型偶联剂OL-AT1618 改性导电炭黑对水性导电涂料及其电热膜性能的研究。结果表明:相对于未改性导电炭黑制备的导电涂料，改性导电炭黑制备导电涂料的体积电阻率要小于前者，但渗流现象出现得较晚，导电涂料的附着力增强；扫描电镜表明改性导电炭黑在水性树脂中的分散性提高。与未改性导电炭黑制备的电热膜相比，在绝热和室温通电条件下，改性导电炭黑制备的电热膜电阻值的稳定性提高。孙丽丽等[4]采用硅烷偶联剂YGO - 1204，配合分散剂六偏磷酸钠对TiO2 纳米粒子改性，将其应用到水性苯丙乳液涂料中。与普通水性涂料相比，其黏度减小，易于施工；且涂层的综合使用性能明显提高，其中附着力1 级，耐水性120 h，耐碱性96 h，耐洗擦性超过5 000 次。王训遒等[5]则采用15%的水溶性醇胺型钛酸酯偶联剂对纳米碳酸钙进行表面改性，制得了分散性良好的纳米碳酸钙粒子改性外墙涂料苯丙乳液，大幅提高了涂层的耐水性、耐刷洗性、耐沾污性等性能。
    3· 偶联剂在环氧防腐涂料中的应用
    涂料对底材的防护能力取决于涂料与底材之间的附着力，涂料与底材之间的附着力越大，起到的保护作用越久。偶联剂作为附着力促进剂，直接添加到涂料体系中可提高涂料与底材间附着力。谢国先[6]等研究了氨基硅烷偶联剂对环氧涂层与钢铁基底材料的附着力的影响。研究表明，氨基硅烷偶联剂在极少量水分的条件下就能够水解形成硅羟基，添加氨基硅烷偶联剂的涂料与底材之间有化学键作用，能够显著提高涂料与底材的附着力；与纯环氧涂料相比，可以提高5～6 MPa。红外和反射红外分析，添加氨基硅烷偶联剂的涂层与钢铁底材有化学键的作用。
    4 ·展望
    随着工业化发展，涂料行业面临的挑战也越来越多。紫外光固化涂料、自洁防污涂料、光催化涂料等功能性涂料应运而生，这些特种涂料的发展都离不开纳米粒子，而偶联剂有效地解决了纳米粒子在高分子材料中分散难的瓶颈，为特种涂料的发展注入了新的活力，大大推动了涂料行业的发展。