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钛酸异丙酯

钛酸异丙酯是一类新型的钛酸酯偶联剂,其结构独特,对热塑性聚合物与干燥填充剂有良好的偶联效能。

钛酸异丙酯又名钛酸四异丙酯。无色液体。分子式:[(CH3(CH2)2O]4Ti或C12H28O4Ti,分子量:284.26,沸点97℃(75×133.322Pa)、110~120℃(15~20 ×133.322Pa)。易燃,极易吸潮,并水解为钛酸。由四氯化钛与异丙醇作用制得。用于酯的交换反应,增强涂料的抗热性,增强橡胶、塑料在金属表面的粘附性。


偶联剂是一类具有两性结构的物质,它们分子中的一部分基团可与无机物表面的化学基团反应,形成牢固的化学键合,另一部分基团则有亲有机物的性质,可与有机物分子反应或物理缠绕,从而把两种性质不相同的材料牢固结合起来。这就使来源广泛、价格便宜或性能特异的无机物作为塑料的填充剂或增强剂使用,不仅可以降低塑料的成本,而且赋予制品其它宝贵的性能,如提高力学性能,制品尺寸稳定等,扩大塑料的应用范围。

偶联剂有很多种,常用的有钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂等。

钛酸酯偶联剂是一类新型的偶联剂。主要成分是各种钛酸酯类化合物。其结构独特,对热塑性聚合物与干燥填充剂有良好的偶联效能。根据分子结构与填充剂表面的偶联机理,可分为三种基本类型:
(1) 单烷氧基型,适合于只含结合水的干燥填料体系,典型品种为:三异硬酯酰基钛酸异丙酯 (TTS );
(2) 单烷氧基焦磷酸酯基型,适合于含湿的填料体系,典型品种为:三(二辛基焦磷酰氧基) 钛酸异丙酯(TTOPP);
(3) 螯合型,适用于高湿填料和含水聚合物体系,典型品种有二异硬酯酰基钛酸乙酯 (KR -201) 等。

钛酸酯偶联剂分子中含有一个烷氧基和三个长链分子结构单元,当偶联剂与粉状填料作用时,烷氧基夺取填料表面的质子,该质子来源于填料中的结合水,包括结晶水、化学吸附水和物理吸附水,而形成化学键,在填料的表面上覆盖偶联剂的分子层。而偶联剂另一端的三个长链分子结构单元可与聚合物分子发生化学交联或物理缠绕,最终把无机填料和聚合物很好的结合起来,提高了材料的拉伸强度、伸长率和冲击强度。同时偶联剂的作用降低了填料的表面能,提高了填料在树脂中的分散能力,降低了填充体系的粘度,增加了填充量,减小了机械磨损,节约了动力消耗,也降低了成本。

钛酸酯偶联剂的品种很多,可以分成以下几类:
①单烷氧基型:这类偶联剂的代表品种有:三异硬脂酞氧基钛酸异丙酯(TTS)、三(二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯 (TTOP-12)等,适用于含有化学结合水或物理结合水的填料体系,如碳酸钙、煅烧陶土、二氧化硅、氧化铝等,如果是湿法生产的填料必须经过煅烧去掉游离水分,只允许填料表面吸附大气中的微量水分。

②单烷氧基焦磷酸酯型:这类偶联剂的代表品种有:三(二辛基、焦磷酸氧基)钛酸异丙酯(TTOPP-38)、三(二丁基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯(KR-58S)等,除适用于具有化学结合水和物理结合水的填料体系外,还适合用于较潮湿的填料体系,因此,经过水洗的填料只要经过干燥,不必煅烧,允许填料表面吸附中等量水分,如陶土、滑石粉、某些金属氧化物等。

③螯合型:代表品种有二(二辛基磷酰氧基)羟乙酸酯(GTOP -112或KR-112)、二(二辛基磷酰氧基)钛酸乙二酯(ETDOP212 或KR212),这类螯合型偶联剂具有高度水解稳定性,可应用在很潮湿的填料体系,如湿法沉淀二氧化硅、滑石粉、玻璃纤维、补强炭黑等。钛酸酯偶联剂应用实例见表2-2。

表2-2 钛酸酯-填料应用实例

 

钛酸酯偶联剂比传统的硅烷偶联剂适用范围广,价格低。用于塑料、橡胶、涂料等化工行业能明显提高颜填料的填充量,改善加工条件,提高产品性能,降低成本。

钛酸酯系列偶联剂对造纸工业废渣──木质素磺酸盐进行处理,然后填充聚氯乙烯(PVC)制成复合材料.结果发现用钛酸酯类偶联剂处理的木质素磺酸盐,填充PVC体系,其拉伸强度随使用钛酸酯偶联剂不同,拉伸强度下降幅度不同,而冲击强度和伸长率都不同程度上升,尤以冲击强度的提高最为明显。

参考资料
吴世敏,印德麟 主编.简明精细化工大辞典.沈阳:辽宁科学技术出版社.1999.第517页.
王善勤 主编.塑料配方手册.北京:中国轻工业出版社.1995.第60+165-166-167-168页.

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钛酸异丙酯2012/10/7 22:45:34
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