硅烷偶联剂改性无机填料及其在橡胶中的应用

为了改善橡胶材料的特性并降低橡胶制品的生产成本，有效的方法是填充和改性。然而，由于无机填料和有机聚合物之间的化学结构和物理形式的显着差异，为了增加无机和有机聚合物之间的亲和力，通常使用偶联剂来解决该问题。

硅烷偶联剂是目前发展较快的偶联剂之一。硅烷偶联剂不仅可以改善橡胶的机械性能，而且可以提高其耐热性，耐水性和耐候性。它已成为橡胶填充改性剂，是性爱中必不可少的添加剂。

1、用硅烷偶联剂改性的炭黑

多年来，炭黑一直被用作轮胎和其他要求橡胶具有良好韧性和耐磨性，长疲劳寿命和可变滞后性的橡胶制品的补强填料。炭黑应用于橡胶时不会与橡胶发生化学键合，但炭黑表面上存在多个活性点。

当将硅烷偶联剂应用于填充炭黑的橡胶时，它可以与炭黑表面上的含氧基团反应形成稳定的化学键，从而阻止炭黑与部分硅烷偶联剂之间的团聚该剂可与橡胶分子链形成物理吸附，增强了偶联的炭黑与橡胶之间的相互作用，提高了炭黑在橡胶中的分散性，从而改善了胶料的某些性能。

2、硅烷偶联剂改性二氧化硅

在轮胎工业中，补强二氧化硅的含量仅次于炭黑。与炭黑相比，白炭黑的粒径小，比表面积大，填充的硫化橡胶的物理性能和耐磨性更好。与非极性橡胶基质的相容性差。白炭黑非常容易团聚，导致在橡胶混合物中的分散性差。同时，硅烷醇基团的强吸水性影响其补强 效果，其活性容易吸附硫化助剂并影响硫化速率。

因此，通常使用表面活性剂或硅烷偶联剂来修饰白炭黑的表面，以改善其表面疏水性，从而改善其与橡胶的相容性，从而改善白炭黑增强橡胶的加工和应用性能。

脱水反应发生在白炭黑表面的硅烷醇基与硅烷偶联剂中的疏水基团水解形成的烷氧基之间，从而提高了白炭黑表面的疏水性并降低了结块度在白色炭黑颗粒之间。增强白炭黑与橡胶之间的相互作用。同时，在硫化过程中，硅烷偶联剂的疏水基团与橡胶基质的活性基团化学键合以形成“桥”，以稳定地连接橡胶基质和二氧化硅。因此，在轮胎胶料中添加硅烷偶联剂和白炭黑可以有效地降低轮胎的滞后性能，提高燃料使用率，并保持良好的耐湿滑性。

3、硅烷偶联剂改性矿物填料

随着硅烷偶联剂新品种的开发和生产工艺的改进，硅烷偶联剂可以进入更广泛的应用领域。用于橡胶的填料，例如碳酸钙，高岭土，云母，滑石，硅藻土，二氧化硅粉和其他矿物材料，具有价格低廉，易于获得，粒径均匀的特点，但未经处理的无机矿物填料和树脂的相容性和分散性很穷

处理硅烷偶联剂后，无机矿物填料与树脂的相容性和分散性大大提高，添加比例也可以提高，从而改善了橡胶材料的性能并降低了成本。

4、硅烷偶联剂的选择原则

在硅烷偶联剂分子中，既存在对材料亲水的有机基团又对无机材料亲水的可水解基团。其中，有机基团对橡胶产品的性能影响很大。只有当有机基团可以与相应的有机材料反应时，才可以改善橡胶材料的性能。当硅烷偶联剂中的有机基团为非反应性烷基或芳基时，它对极性有机材料没有影响，但是可以用于非极性材料（例如硅橡胶，聚苯乙烯等）中。

含硫的硅烷偶联剂经常用于橡胶工业，例如TESPT，双-[（（三乙氧基甲硅烷基）-丙基]二硫化物（TESPD或Si75）和γ-巯基丙基三甲氧基硅烷（A-189）等，硅烷偶联剂TESPT在轮胎中使用较多。

当选择的硅烷偶联剂作为橡胶材料的辅助剂，除了在硅烷偶联剂的有机基团的反应性，与有机材料的硅烷偶联剂和橡胶材料的存储装置的兼容性，也应考虑。影响稳定。有时，尽量使用复合硅烷偶联剂或硅烷偶联剂与多种化合物的反应产物。