涂料中偶联剂有哪些作用

  在涂料中，硅烷偶联剂在改变树脂和填料的相容性方面和提高涂层与底材附着力方面起到了重要的作用。硅烷偶联剂机理在涂料中可以归结为两个方面:①偶联剂在涂层和底材之间的作用 ;②偶联剂与颜料和填料之间的作用。

    硅烷偶联剂含有的化学官能团与基材表面的官能团反应形成化学键。一般认为是硅醇与金属表面的氧化物或水化物层起反应，形成化学键。在涂层中存在两个宏观的界面(底材/涂层，涂层/空气)。由于表面张力不同促使偶联剂向界面迁移。例如:当有机涂料内含有少量的硅烷偶联剂时，在其涂布后，硅烷就会迁移到涂料与底材的界面，与无机表面上的水分反应，水解生成硅醇基，进而与底材的表面羟基形成氢键或缩合成-SiO-M共价键(M为无机表面)。

  还有一种理论认为，偶联剂在基材表面的润湿过程是一个复杂的液固界面的物理化学过程，首先，偶联剂的黏度和表面张力低，润湿能力较高，对金属表面的接触角较小，可在其表面迅速铺展开，使无机材料表面被偶联剂润湿;其次，一旦偶联剂在其表面铺展开后，材料表面被浸润，偶联剂分子上的两种基团便分别向极性相近的表面扩散，由于大气中的材料表面总吸附着薄薄的水层，一端的烷氧基便水解成硅羟基，取向于无机材料表面，同时与材料表面的羟基发生水解缩聚反应 ;有机基团则取向于有机材料表面，在交联固化中，二者发生化学反应，从而完成不同材料间偶联过程。

  在涂料制作过程中，有必要将无机颜、填料分散到有机树脂中。由于前者大多属于亲水的极性物质(在颜、填料表面都吸附了水分子层)，后者又大多属于疏水的非极性物质，因此它们之间缺乏亲和性，从而导致颜、填料发生絮凝，为了增加无机物与有机高分子之间的亲和力，通常采用偶联剂或其他表面活性剂处理无机物表面，使它由亲水变为疏水性，从而促进无机物和有机物之间的界面结合。

  偶联剂不但能提高涂层的附着力，改善颜料和填料与树脂相容性，还可以赋予涂料特殊功能，已成为涂料的重要组成部分。但对其偶联机理的研究还处于发展阶段，现有理论存在很多不完善的地方，对其作用机理的研究仍将成为今后研究的重点。目前所使用的偶联剂多半是含硅或含钛类，类型比较单一，而适合水溶剂体系的偶联剂尚不多见，随着环境保护要求的提高，水性涂料的发展，能够与水相溶，适合水性涂料体系的偶联剂将会成为发展的重点。