偶联剂是一种化合物,其分子两端含有极性不同的基团。这些基团可以与胶黏剂分子和被黏物结合,起到“架桥”的作用,从而提高粘接强度。偶联剂通常还含有非极性部分。最初,偶联剂主要用于玻璃钢工业,但近年来在胶黏剂工业中也得到了广泛应用。
通过向胶黏剂中添加1%~10%的偶联剂,可以提高粘接强度,并且还能提高胶黏剂的耐水性、耐潮性和耐热性等性能,同时扩大了胶黏剂的使用范围。
目前在胶黏剂工业中常用的偶联剂包括有机羧酸、多异氰酸酯、钛酸酯和有机硅偶联剂等。虽然这些偶联剂的结构不同,但它们的作用机理相似。下面以应用最广泛的有机硅偶联剂为例,来说明偶联剂的作用机理。
有机硅偶联剂是一种低分子化合物,其两端带有不同性质的活性基团。这些基团通过化学反应可以将两种不同性质的物质连接起来,例如有机物与无机物的连接。
胶黏剂用于粘接金属、陶瓷、玻璃等材料时,实际上是有机物(胶黏剂)与无机物之间的结合。偶联剂的作用是通过其分子一端的活性基团(如烷氧基、卤素等)与被粘无机物表面结合,而另一端的活性基团(如氨基等)与胶黏剂分子(如环氧树脂的环氧基)结合,从而在胶黏剂与被粘物之间起到“架桥”的作用,增加它们之间的结合力。同时,由于偶联剂分子小且活动能力强,还可以促使胶黏剂分子更好地扩散和渗透到被粘物的表面。例如,当氨基甲基三乙氧基硅烷加入环氧树脂胶中时,不仅增加了环氧树脂本身的分子间作用力,提高了胶黏剂的内聚强度,还在环氧树脂与被粘物(如玻璃)之间起到一定的“架桥”作用。