鈦酸酯在涂料中的應(yīng)用
1、應(yīng)用機(jī)理：
偶聯(lián)劑和表面活性劑的區(qū)別：
在涂料制造過(guò)程中，需要將屬于親水的極性物質(zhì)顏、填料分散到屬于疏水的非極性物質(zhì)有機(jī)基料中去。為了增加無(wú)機(jī)物與有機(jī)高分子之間的親合性，一·般要用偶聯(lián)劑或其它表面活性劑等處理無(wú)機(jī)物的表面，使它由親水變?yōu)槭杷?，從而促進(jìn)無(wú)機(jī)物和有機(jī)物之間的界面結(jié)合。
偶聯(lián)劑和表面活性劑在分子結(jié)構(gòu)和應(yīng)用性能方面有些相似，但也有差別。二者都是由親水和疏水兩種基團(tuán)組成。表面活性劑通過(guò)分子中親水基團(tuán)定向吸附在無(wú)機(jī)顏、填料表面形成單分子層，這是一種物理吸附現(xiàn)象，從而提高顏填料在基料中的分散性和潤(rùn)濕性，因此僅是物理吸附，所以表面活性劑有遷移現(xiàn)象影響光澤，外觀和附著力。偶聯(lián)劑是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和無(wú)機(jī)顏填料表面進(jìn)行偶聯(lián)結(jié)合并和高分子基料進(jìn)行交聯(lián)，把兩種不同性質(zhì)的物質(zhì)結(jié)合起來(lái)，起橋梁作用，從結(jié)合強(qiáng)度，提高顏、填料在基料中的分散程序以及降低界面自由能的幅度，偶聯(lián)劑都大大勝過(guò)表面活性劑。
(2)偶聯(lián)劑的偶聯(lián)機(jī)理：
關(guān)于鈦酸酯偶聯(lián)劑的作用機(jī)理，一般認(rèn)為是在單烷氧鈦酸酯偶聯(lián)劑中只有一個(gè)異丙氧基團(tuán)是能和無(wú)機(jī)物偶聯(lián)的水解基團(tuán)，因此就可以在無(wú)機(jī)顏、填料的表面形成單分子層(見下圖)
相比之下，鈦酸酯偶聯(lián)劑更能緊密地把無(wú)機(jī)顏產(chǎn)填料和有機(jī)高分子材料連接起來(lái)，充分發(fā)揮每個(gè)鈦酸酯分子的作用。因此，用量小、效果大。由于鈦酸酯偶聯(lián)劑以單分子狀態(tài)包復(fù)在無(wú)機(jī)顏、填料表面取代原來(lái)吸附的微量水分及氣體，同時(shí)通過(guò)分子中長(zhǎng)碳鏈?zhǔn)杷苑撬榛]，增加了和有機(jī)高分子基料的相容性，降低界面的自由能，從而有利于粉體聚集體被有機(jī)高分子基料所潤(rùn)濕和分散。
2、實(shí)用研究
鑒于鈦酸酯偶聯(lián)劑在涂料工業(yè)中的應(yīng)用前景非常廣闊。國(guó)內(nèi)一些單位正在研制、生產(chǎn)鈦酸酯偶聯(lián)劑，在鈣、塑材料方面已經(jīng)有一定程序的應(yīng)用和發(fā)展，涂料品種結(jié)構(gòu)正由低檔向中、高檔產(chǎn)品發(fā)展。涂料品種正由傳統(tǒng)的溶劑型涂料逐步向水性高固體分子溶劑，粉末和無(wú)機(jī)涂料方向發(fā)展，除明顯提高涂料的裝飾性和保護(hù)性外，又要求涂料向高效能、多功能、特效和專用方向發(fā)展，需要各種各樣新型功能涂料。由于鈦酸酯偶聯(lián)劑獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和多品種、多功能的特性。雖然用量少，卻能滿足涂料多方面的性能要求。
鈦酸酯偶聯(lián)劑應(yīng)用在涂料中的研究，國(guó)外報(bào)導(dǎo)得較多，國(guó)內(nèi)研究尚未大量投入。我公司聯(lián)合國(guó)內(nèi)部分大專院校及研究單位，投入較大科技力量，做了大量的工作，以各類鈦酸酯偶聯(lián)劑為主，輔以多種添加劑，推出了系列十余品種的涂料、油墨、專用助劑，堪與進(jìn)口助劑比美，價(jià)格適中，簡(jiǎn)介幾只產(chǎn)品如：
YB-20重A：多功能分散防沉劑，分散防沉性能優(yōu)異，且能改善附著力，提高色彩鮮艷度，并且阻燃，耐腐蝕功能，溶劑型專用。是納米材料的高效分散色覆劑。
YB-40l：水性涂料，油墨專用多功能分散防沉劑，性能同上。是納米材料的高效分散色覆劑．
YD-201B：溶劑型涂料專用附著力促進(jìn)劑。
YB-401A：水性涂料、水性油墨附著力促進(jìn)劑。
YB--403：油墨專用多功能分散防沉劑。
3、應(yīng)用功能：
由于鈦酸酯偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)中6個(gè)不同的功能區(qū)的特點(diǎn)，可以根據(jù)涂料工業(yè)的需要設(shè)計(jì)出不同基團(tuán)的鈦酸酯偶聯(lián)劑，使其成為特定的，或兼有多種功能的偶聯(lián)劑，賦于涂料＼油墨具有如下功能。
(1)良好的分散潤(rùn)濕功能，能明顯提高大部分無(wú)機(jī)與有機(jī)顏、填料在有機(jī)基料中的分散性，對(duì)炭黑、酞箐蘭、鐵紅、中鉻黃等分散也特有效。
(2)防沉性能好，提高貯存穩(wěn)定性。
(3)有助磨作用，能縮短研磨道數(shù)和時(shí)間，同樣研磨時(shí)間可使粒子研磨得更細(xì)。
(4)能增加漆膜對(duì)基材的附著力，提高漆膜對(duì)各種金屬，玻璃及無(wú)機(jī)材料的粘結(jié)性，改善耐磨擦性，提高沖擊強(qiáng)度，增加柔軟性。
(5)能明顯增加涂料的著色強(qiáng)度和反射能力，提高漆膜光澤，增加覆蓋率。
(6)在防火涂料中能產(chǎn)生阻燃效果。
(7)在防銹涂料中能起防銹效果c
(8)能降低涂料體系的粘度，降低樹脂的固化溫度。
(9)具有較好的觸變性能，并能提高涂膜的斥水性、耐磨性和耐洗滌性。
(10)具有較好的抗氧化性能，及抗紫外線功能。
(11)顯著改進(jìn)涂膜的機(jī)械性能，耐侯性，耐鹽霧性及抗泛黃性；
3、使用方法：
鈦酸酯偶聯(lián)劑能在顏、填料表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)：形成單分子層發(fā)揮每個(gè)分子的橋梁作用，因此用量少、作用大。為了使少量鈦酸酯偶聯(lián)劑能夠均勻分布在顏、填料表面：就要采用有效的使用方法，并要遵循如下原則：不要另外再添加表面活性劑，因?yàn)樗鼤?huì)干擾鈦酸酯在填料界面上的反應(yīng)，這樣才能發(fā)揮其應(yīng)有的效果。
根據(jù)偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)類型，耐水性，實(shí)際使用對(duì)象和使用場(chǎng)合，應(yīng)采取不同方法，現(xiàn)將幾種使用方法介紹如下：
(1)顏、填料預(yù)處理法：
將鈦酸酯偶聯(lián)劑予先包覆到顏、填料表面的方法，雖然比較麻煩，但這樣處理的效果比較好。
方法是：將偶聯(lián)劑溶解在少量甲苯，二甲苯等烴類溶劑中，加入顏、填料里，在高速攪拌下(約1000轉(zhuǎn)/分)適當(dāng)升溫至90℃左右攪拌約半小時(shí)左右，使每個(gè)顏、填料顆粒都能包覆上一層偶聯(lián)劑。顏填料經(jīng)偶聯(lián)劑包覆后，就可按通常方法配制涂料。
(2)直接添加法：
在制漆過(guò)程中，在高速分散之前直接加入偶聯(lián)劑的方法。
方法是：將稱量偶聯(lián)劑用溶劑汽油，二甲苯等溶劑將偶聯(lián)劑溶解，再分散到有機(jī)基料中，再加入顏料，填料進(jìn)行高速分散，再按通常方法配制涂料。
水性涂料使用水溶性偶聯(lián)劑，處理方法同上述一樣溶劑換成水就可以了。
4、偶聯(lián)劑的用量
偶聯(lián)劑的用量理論上是要使偶聯(lián)劑中全部親水反應(yīng)基團(tuán)與顏、填料所提供的羥基或質(zhì)子發(fā)生反應(yīng)，沒(méi)必要過(guò)量，但實(shí)際上的用量，要根據(jù)填料的粒度和表面官能團(tuán)的情況等，來(lái)決定最合適的用量?？梢杂谜扯葴y(cè)定法求得粘度和偶聯(lián)劑用量的關(guān)系。
粘度下降最大點(diǎn)就是最合適的鈦酸酯用量。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，偶聯(lián)劑用量應(yīng)該是涂料中固體顏、填料量的1-3％左右，顏、填料的粒度越細(xì)，表面積越大，偶聯(lián)劑的用量就越多。
鈦酸酯偶聯(lián)劑是近十年來(lái)迅速發(fā)展并廣泛應(yīng)用于許多生產(chǎn)領(lǐng)域的一類新穎化工助劑，在合成及應(yīng)用，國(guó)外見諸報(bào)導(dǎo)較多，國(guó)內(nèi)也正在越來(lái)越受到關(guān)注。
鈦酸酯偶聯(lián)劑廣泛用于涂料工業(yè)，是一種多功能性助劑，但也要經(jīng)過(guò)實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)才能取得最佳效果。為了實(shí)現(xiàn)涂料工業(yè)現(xiàn)代化，必須廣泛開展鈦酸酯在涂料工業(yè)中的應(yīng)甩研究。
