具有与无机粉体表面反应活性大、色浅、无毒、味小、 热分解温度比较高以及使用起来更便捷等特点。在PVC填充体 系中铝酸酯偶联剂有较好的热稳定协同效应和一定的 润湿增塑效果。
各种无机填料、颜料及阻燃剂,如重质碳酸钙、碳酸镁、 磷酸钙、硫酸钡、硫酸钙、滑石粉、钛白粉、氧化锌、 氧化铝、氧化镁、铁红、铬黄、碳黑、白炭黑、；立 德粉、云母粉、高岭土、炼铝红石、叶蜡石粉、硅灰 石粉、粉煤灰、玻璃粉、玻纤、氢氧化镁、氢氧化铝、 三氧化二锑、聚磷酸铵、偏硼酸锌等的表面改性处理。
使用过程中应格外的注意的问题： （1）严控温度，防止偶联剂分解。 （2）避免与具有表面活性剂的助剂并用（会干扰偶联 剂在界面的偶联反应，可后用） （3）加药顺序应避免首先与酯类增塑剂接触，以避免 发生副反应而失效 （4）注意均匀分散。 （5）注意技术结合，提高偶联效果（可与其他表面改 性剂并用产生协同效应和降低改性成本）
铝酸酯偶联剂对硅藻土的改性是通过吸附或配位交换键合等方式进 行。硅藻土表面的羟基与铝酸酯偶联剂作用在表明产生一层与有机 聚合物具有很好亲和性的单层偶联化包覆层，其键合反应机理见下 式，其中Pi为异丙基，Ｒ为长链烷基
由 水 合 氯 化 氧 锆 （ ZrOCl· 8H2O ） 、 氯 醇 铝 （ Al2OH5Cl ）、丙烯醇、羧酸等为原料合成。锆铝酸 盐偶联剂分子结构中含有两个无机部分（铝和锆）和一 个有机功能配位体。因此与硅烷等偶联剂相比的一个显 著特点是，分子中的无机特性部分比重大，一般介于 57.7%~75.4%，而硅烷偶联剂除A-1100外，其余均小于 40%。因此，锆铝酸盐偶联剂分子具有更多的无机反应 点，可增强与无机粉体表面的作用。
配位偶联剂是以 2个以上的亚磷酸酯为配体 , 将磷原子上的孤对电 子移到钛酸酯中的钛原子上 ,形成2个配价健, 钛原子由4价键转变 为6价键,降低了钛酸酯的反应活性,提高了耐水性。 配位型钛酸酯偶联剂多数不溶解于水,可以直接高速研磨使之乳 化分散在水中,也可以加表面活性剂或亲水性助溶剂使它分散在水 中,对填、颜料进行表面处理.
用量：一般为复合制品中填料质量的 0.3～1.0%。对于注射或 挤出成型的塑料硬制品,用填料量的1.0%左右.其它工艺成型的 制品、软制品及发泡制品 ,填料用量的 0.3～0.5%.高比表面的 填料,如氢氧化铝、氢氧化镁、白炭黑可用1%～3%. 用法：填料预处理法（预热110℃后加入偶联剂，高速加热混合 处理；处理后的填料加入塑料或橡胶）；直接加入法（物料含水 量低于0.5%，先加入填料、偶联剂、增塑剂，再加入其他组份。 适用于各种聚氯乙烯软硬塑料制品）
(1)偶联剂 (2)表面活性剂 (3)有机硅 (4)不饱和有机酸及有机低聚物 (5)水溶性高分子 (6)无机表面改性剂、 （7）超分散剂
具有两性结构的化学物质。适用于各种不同的有机高聚 物和无机填料的复合材料体系，无机填料经偶联剂改性 后，既抑制了填充体系相的分离，又使无机材料有机化， 与有机基料亲和性增强。 (1) 钛酸酯偶联剂 (2) 硅烷偶联剂 （3）铝酸酯偶联剂 （4）锆铝酸盐偶联剂 （5）有机铬偶联剂
式中， R代表与聚合物分子有亲和力或反应能 力的活性官能团 , 如氧基、乙烯基、环氧基、 酰胺基、氨丙基等； X 代表能够水解的烷氧基 ( 卤素、烷氧基、酰 氧基等).
硅烷与无机粉体的作用机理： 首先X基水解形成硅醇,然后与无机粉体表面上 的羟基反应 ,形成氢键并缩合成 —SiO—M共价 健(M表示无机粉体表面). 同时 , 硅烷各分子的硅醇又相互缔合齐聚形成 网状结构的膜覆盖在填料表面 , 使无机粉体表 面有机化.
用量和用法: 用法：大多数品种要水解后使用。水解pH范围为酸性或 中性(pH3.0~5.0)。一般先将硅烷配成水溶液，用它处 理无机粉体后再与有机高聚物混合。 用量： 一般为粉体质量的0.1~1.5%；如已知粉体的比表面积和 偶联剂最小包覆面积可按下式估算： 粉体质量×粉体比表面积(m2/g) 偶联剂用量= ——————————————————— 偶联剂最小包覆面积(m2/g)
1 2 3 4 5 6 (RO)M——Ti——(OX ——R ——Y)N 式中1M4，MN6；R－短碳链烷烃基(RO烷氧基团)；R－长碳链 烷烃基；X－C、N、P、S等元素；Y－羟基、氨基、双键等基团。 1：与无机填料颜料偶联作用的基团，通过烷氧基团与填料表面的微量 羟基或质子发生化学吸附或反应。 2 ： Ti-O…… 酯基转移和交联基团。某些钛酸酯偶联剂能够和有机高分 子中的酯基、羧基等进行酯基转移和交联，造成钛酸酯、无机粉体及有 机高分子之间的交联，促使体系黏度上升呈触变性。 3：联接钛中心的基团。包括长链烷氧基、酚基、羧基、磺酸基、磷酸 基焦磷酸基等。决定了偶联剂的特性功能。
国内硅烷偶联剂开发存在的问题和发展的新趋势： 主体问题： 针对不一样应用领域的应用技术（品种、用量、用 法）开发工作不够、不会用的问题都会存在。 趋势： 针对不一样粉体和不同应用领域的技术方面的要求提出（ 个性化的）应用技术解决方案，包括现有品种分 子结构的改造和优化新品种的开发： 改进合成工艺，降低生产成本。
以钛酸酯偶联剂中的Ti 提供空间的Sp3d2杂化轨 道, 而填料表面提供孤 对电子产生配位化学作 用。
用量： 钛酸酯偶联剂的用量为无机粉体质量的 0.1 ～ 3.0%左右。被处理的物料的粒度越细,比表面积越大, 用量就越大.适宜的用量可用粘度试验法得到；高熔点 的聚合物可用低分子量的液体,如矿物油代替作模型试 验,钛酸酯用量从填料质量的0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5, 2.0及3.0%等做试验, 粘度下降量最大点,可作为钛酸酯 的合适用量。
硅烷偶联剂的加入并未改变二氧化硅的物质组成和晶体结构, 只是 其表面的部分羟基与硅烷偶联剂作用生成Si-O键,表面有机成分增 多,疏水性增强。
式中， Dn代表配位基团，如N、O等；RO为与无机 粉体表面活泼质子或官能团作用的基团；COR为与高 聚物基料作用的基团。
钛酸酯偶联剂用法： 单烷氧基型：耐水性差！适量加入稀释剂, 如甲苯、二甲苯等,
中(季胺盐化后)包覆粉体物料。 配位型：耐水性好.既可溶于有机溶剂后干法改性,也可湿法改 性, 通常使用表面活性剂、水性助溶剂使之溶解于水,或高速搅拌 使其乳化分散于水中。 一般，粗颗粒粉体不如细颗粒效果好；单烷氧基型对干燥粉体效 果好；中等湿填料应选用焦磷酸酯基钛酸酯；比表面积大的较湿 填料最好使用螯合型钛酸酯偶联剂。
与无机粉末化学结合后,再与有机物大分子进行缠绕,一 般认为单烷氧基中只有一个可水解的异丙氧基与无机物表面 的羟基发生偶联,从而使无机物分子有机化 ,由原来的亲水性 物质变为亲油性物质 ,增加与有机相的互溶性 ,降低材料的表 面能,减少复合材料体系的摩擦力,提高体系的流动性.
适用于中性和酸性无机粉体的表面处理，对于含硅酸成 分较多的石英粉、玻璃纤维、白碳黑等效果好！要根据 粉体所应用的基料类型选择硅烷偶联剂品种。 选择考虑因素： ① 应用体系的性质或树脂种类； ② 填充材料（或复合体系）的技术指标要求 硅烷偶联剂在高聚物复合材料中的作用机理见书P76
当硅烷偶联剂的用量为12.5%时, 复合材料中纳米二氧化硅的 分散性好, 粒径也小, 分布均匀。 随着硅烷偶联剂用量的增加, 二氧化硅的粒径有变大的趋势, 这原因是过量的硅烷偶联剂起到架桥作用, 使纳米二氧化 硅颗粒之间产生团聚。 单从TEM图来看: 虽然试样2中纳米二氧化硅的分散性好,但 无机颗粒与有机物之间并未形成良好界面。试样3、试样5中 显示出了无机颗粒与有机物之间形成了良好的界面, 但试样5 中存在有机物自相形成的膜。另外,从试样1的透射电镜图看: 由于制备过程是在含少量水的醇溶液中进行, 和其它在水溶液 中制备的纳米二氧化硅比较, 分散程度有很大提高。 可见, 硅烷偶联剂的用量对纳米二氧化硅的分散性、粒径大小 及分布产生很大的影响, 通过这种办法能够制备出二氧化硅均 匀分散、颗粒呈纳米级的无机- 有机复合材料。
用于改变粉体表面性质并改善粉体应用性能的化 学物质称为“表面改性剂”。 分类：有机和无机表面改性剂。 有机表面改性剂： 偶联剂、表面活性剂、有机低聚物、不饱和有机 酸、有机硅、水溶性高分子、超分散剂 等 无机表面改性剂： 金属氧化物及其盐等
4：长链的纠缠基团，较软，能和有机基料进行弯曲缠绕， 增强结合力，提高相容性，改善分散性，熔融流动性及 润滑性、柔韧性。
5：固化反应基团。当活性基团联接在钛的有机骨架上， 就能使偶联剂和有机聚合物进行化学反应而交联。使无 机填料、颜料和有机基料结合。 6：非水解基团数（至少2个以上）。螯合型具有2或3个； 单烷氧基型具有3个。多个非水解基团可以加强缠绕，并 因碳原子数多可急剧改变表面能，大幅度降低体系的粘 度。
类型：单烷氧基型；螯合型；配位型 单烷氧基型(适用于干燥的仅含键合水的低含水量 无机填料或颜料) O iC3H7 O Ti ( OC C17H35)3 (异丙氧基三异硬脂酸钛)
单烷氧基三羧酸钛（颜、填料改善高聚物中分散性） 单烷氧基三(磷酸脂)钛（干燥的无机粉体铁红及钛白粉等） 单烷氧基三(焦磷酸脂)钛（耐水性较好，可用于中等含水量的粉体）
