交聯(lián)劑

英文名：cross-linkingagent。是一種能在線型分子間起架橋作用，從而使多個線型分子相互鍵合交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。促進或調(diào)節(jié)聚合物分子鏈間共價鍵或離子鍵形成的物質(zhì)。交聯(lián)劑在不同行業(yè)中有不同叫法，例如：在橡膠行業(yè)習(xí)慣稱為“硫化劑”；在塑料行業(yè)稱為“固化劑”、“熟化劑”、“硬化劑”；在膠黏劑或涂料行業(yè)稱為“固化劑”、“硬化劑”等。以上稱呼雖有不同，但所反映的化學(xué)性質(zhì)和機理是相同的。

目錄

1性質(zhì)

2作用

3溶解性

4常見分類：DCP、BPO、DTBP、DBHP、雙25

5注意事項

6分類

7選用

8使用配比

9交聯(lián)工藝

10應(yīng)用范圍

1 性質(zhì)

常是分子中含多個官能團的物質(zhì)，如有機二元酸、多元醇等；或是分子內(nèi)含有多個不飽和雙鍵的化合物，如二乙烯基苯和二異氰酸酯，N,N-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）等?？赏瑔误w一起投料，待縮聚（或聚合）到一定程度發(fā)生交聯(lián)，使產(chǎn)物變?yōu)椴蝗艿慕宦?lián)聚合物；也可在線型分子中保留一定數(shù)量的官能團（或雙鍵），再加入特定物質(zhì)進行交聯(lián),如酚醛樹脂的固化和橡膠的硫化等。

2 作用

交聯(lián)劑主要用在高分子材料（橡膠與熱固性樹脂）中。因為高分子材料的分子結(jié)構(gòu)就象一條條長的線，沒交聯(lián)時強度低，易拉斷，且沒有彈性，交聯(lián)劑的作用就是在線型的分子之間產(chǎn)生化學(xué)鍵，使線型分子相互連在一起，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這樣提高橡膠的強度和彈性，橡膠中用的交聯(lián)劑主要是硫磺，另外要加促進劑。

1、多種熱塑塑料（聚乙烯、聚氯乙烯、氯化聚乙烯、EVA、聚苯乙烯等）的交聯(lián)和改性。熱交聯(lián)一般添加量為1-3%，另加過氧化二異丙苯（DCP）為0.2-1%；輻照交聯(lián)添加量為0.5-2%，可不再加DCP。交聯(lián)后可顯著提高制品的耐熱性、阻燃性、耐溶劑性、機械強度及電性能等。它比單獨采用過氧化物體系交聯(lián)要顯著地提高產(chǎn)品質(zhì)量，且無異味。典型用于聚乙烯、聚乙烯/氯化聚乙烯、聚乙烯/EVA交聯(lián)電纜和聚乙烯高、低發(fā)泡制品。

2、乙丙橡膠、各種氟橡膠、CPE等特種橡膠的助硫化（與DCP并用，一般用量為0.5-4%），可顯著地縮短硫化時間、提高強度、耐磨性、耐溶劑和耐腐蝕性。

3、丙烯酸、苯乙烯型離子交換樹脂的交聯(lián)。它比二乙烯苯交聯(lián)劑用量少、質(zhì)量高、可制備抗污、強度大、大孔徑、耐熱、耐酸堿、抗氧化等性能極佳的離子交換樹酯。這是國內(nèi)外新近開發(fā)的，前景極好的新型離子交換樹酯。

4、聚丙烯酸酯、聚烷基丙烯酸酯等的改性?？娠@著地提高耐熱性、光學(xué)性能和工藝加工性能等。典型用于普通有機玻璃的耐熱改性。

5、環(huán)氧樹酯、DAP（聚苯二甲酸二烯丙酯）樹酯的改性?？商岣吣蜔嵝?、粘合性、機械強度和尺寸穩(wěn)定性。典型用于環(huán)氧灌封料和包封料的改性。

6、不飽和聚酯和熱塑聚酯的交聯(lián)和改性。可顯著提高耐熱性、抗化學(xué)腐蝕性、尺寸穩(wěn)定性、耐候性和機械性能等。典型用于提高熱壓性不飽和聚酯玻璃鋼制品耐熱性，改性后的制品使用溫度可達180℃以上。

7、TAIC本身的均聚物——聚三烯丙基異三聚氰酸酯為一種透明、硬質(zhì)、耐熱、電絕緣優(yōu)良的樹脂，亦可用于粘合玻璃及陶瓷等。典型用于制造多層安全玻璃。

8、聚苯乙烯的內(nèi)增塑、苯乙烯與TAIC等共聚改性，可制得透明的、耐碎的制品。

9、金屬耐熱、抗輻射、耐候性的保護劑，TAIC預(yù)聚物在金屬表面進行烤鍍，其烤鍍膜具有十分優(yōu)良的耐熱、耐輻射、耐候性和電絕緣性。典型用于制造微電子產(chǎn)品的印刷線路板等絕緣材料。

10、用作光固化涂料、光致抗蝕劑、阻燃劑和阻燃交聯(lián)劑等的中間體。典型用于合成高效阻燃劑TBC和阻燃交聯(lián)劑DABC。

3 溶解性

溶于芳烴、鹵化烴、環(huán)烷烴、丙酮、多種醇等，微溶于烷烴，不溶于水。 化學(xué)性質(zhì)：在常溫下性能十分穩(wěn)定，可長期在室溫下貯存。TAIC的功能團為三個烯丙基，具有脂肪族烯烴的一般通性，如多種加成反應(yīng)、均聚和共聚反應(yīng)、Prins反應(yīng)等。在過氧化物引發(fā)下，TAIC較其他烯丙基更易發(fā)生聚合反應(yīng)，在空氣中加熱到140℃以上即發(fā)生自聚反應(yīng)，成為透明、質(zhì)硬的均聚物。

4 常見分類

交聯(lián)劑也叫固化劑、硬化劑、熟化劑，它能使線型或輕度支鏈型的大分子轉(zhuǎn)變成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，以此提高強度、耐熱性、耐磨性、耐溶劑性等性能，可用于發(fā)泡或不發(fā)泡制品.

常見的交聯(lián)劑為有機過氧化物：

DCP

即過氧化二異丙苯，最為常用，密度1.08克/立方厘米，熔點42℃，分解溫度120~125℃，折光率1.54，117℃時半衰期為10小時，常與氧化鋅并用，提高強度及耐老化性。

BPO

即過氧化苯甲酰，白色粉末，熔點103~106℃，極不穩(wěn)定，不溶于水，微溶于有機溶劑。

DTBP

即二叔丁基過氧化物，微黃色透明液體，密度為0.8克/立方厘米，沸點110℃，燃點183℃，折光率1.4，126℃時半衰期為10小時。

DBHP

即過氧化氫二異丙苯，淺黃色液體，受熱或與酸堿接觸容易分解。

還有二亞乙基三胺（DTA）又稱二乙三胺，無色液體，沸點207℃，密度0.954克/立方厘米，折光率1.5，閃點94℃，常用于環(huán)氧樹脂，一般添加量5 %~10%。

雙25

即2,5-二甲基-2,5 二叔丁基過氧化己烷，簡稱雙25，其商品有兩種，一種為純度90%的淡黃色液體，密度為0.85克/立方厘米；另一種為純度50%的白色粉末，分解溫度179℃（半衰期1分鐘）、118℃（半衰期為10小時）。雙25是一種高溫交聯(lián)劑，常用于乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯等，能提高制品的強度、硬度等。2-乙基-4甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-異丙基咪唑、四氣鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、三亞乙基四胺、二甲胺基丙胺、二乙胺基丙胺等也都是交聯(lián)劑，大部分用于熱固性塑料，作為固化劑使用。

5 注意事項

在使用交聯(lián)劑時，要盡量避免添加酸性填料，添加抗氧劑時也要慎重，其他芳烴油類助劑等對交聯(lián)效果都會起到不良影響，一定要注意這點。

聚乙烯（PE）電纜、管材等產(chǎn)品經(jīng)過交聯(lián)后，產(chǎn)品性能大大提高，如機械力學(xué)性能，耐熱性能及耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能（ES-CR均得到了很大提高，用于這類產(chǎn)品的交聯(lián)劑品種除用過氧化二異丙苯外，也有用硅烷類接枝交聯(lián)的。

如乙烯基三乙氧基硅燒（A1522），其硅含量為13.5%~14.5%，就是一種交聯(lián)劑。

實例 交聯(lián)聚乙烯材料

HDPE 50

LLDPE 50

A151 0.5~2

DCP 0.5~1

二月桂酸二丁基錫 0.5

這里A151為交聯(lián)劑，DCP為接枝引發(fā)劑，二月桂酸二丁基錫為接枝催化劑。生產(chǎn)工藝采用二步法或一步法均可以得到交聯(lián)產(chǎn)品。交聯(lián)PE管材可用于輸送熱水、煤氣、化工腐蝕性液體等。

6 分類

交聯(lián)劑分為外交聯(lián)劑和內(nèi)交聯(lián)劑。

1、外交聯(lián)劑

所謂外交聯(lián)劑就是在使用前加入，然后在室溫、加熱或輻照下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。外加交聯(lián)劑又分為以下類別：?、哦喈惽杷狨ィ↗Q-1、JQ-1E、JQ-2E、JQ-3E、JQ-4、JQ-5、JQ-6、PAPI、可乳化MDI、四異氰酸酯）。?、贫嘣奉悾ū贰OCA）。

⑶多元醇類（聚乙二醇、聚丙二醇、三羥甲基丙烷）。

⑷縮水甘油醚（聚丙二醇縮水甘油醚）。

⑸無機物（氧化鋅、氯化鋁、硫酸鋁、硫黃、硼酸、硼砂、硝酸鉻）。

⑹有機物（苯乙烯、a-甲基苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙二醛、氮丙啶）。

⑺有機硅類（正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、三甲氧基硅烷)。

⑻苯磺酸類（對甲苯磺酸、對甲苯磺酰氯）。

⑼丙烯酸酯類（二丙烯酸-1，4-丁二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、TAC、丙烯酸丁酯、HEA、HPA、HEMA、HPMA、MMA）。

⑽有機過氧化物（過氧化二異丙苯，過氧化雙2，4一二氯苯甲酰）。

⑾金屬有機化合物（異丙醇鋁、醋酸鋅、乙酰丙酮鈦）。

⑿氮丙啶類

⒀多功能聚碳化二亞胺類交聯(lián)劑。

⒁封閉型交聯(lián)劑

⒂異氰酸酯類交聯(lián)劑

2、內(nèi)交聯(lián)劑

所謂內(nèi)交聯(lián)劑意指作為一種單體在聚合時進人大分子結(jié)構(gòu)鏈內(nèi)，或者作為一個組分加入到膠黏劑中，能夠穩(wěn)定儲存，只有在加熱到一定溫度或輻射條件才能發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。常用的內(nèi)交聯(lián)劑有烯類單體，如丙烯酸、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、二乙烯基苯、N-羥甲基丙烯酰胺、雙丙酮丙烯酰胺。

7 選用

對于不同的膠黏劑，應(yīng)當(dāng)選擇適其所用的交聯(lián)劑，對交聯(lián)劑則有如下一些要求：

⑴交聯(lián)劑的活性基團能與膠黏劑中組分反應(yīng)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

⑵交聯(lián)效率高，只要加入少量便可獲得穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

⑶交聯(lián)速度適宜，過快過慢都不利。

⑷幾種交聯(lián)劑混合使用，可獲得最佳的綜合效果。

⑸交聯(lián)劑在工藝處理和儲存期內(nèi)穩(wěn)定，不發(fā)生有害反應(yīng)和凝聚作用。無毒害、無刺激性、不污染環(huán)境。

8 使用配比

一、環(huán)氧樹脂可以通過基于酸類、胺類、氨基樹脂、異氰酸酯、酚醛樹脂等，進行冷&熱固化體系交聯(lián)；

二、氨基樹脂可以通過基于異氰酸酯、羧酸或酐類、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等，進行冷&熱固化體系交聯(lián)；

三、酚醛樹脂可以通過基于酸類、環(huán)氧樹脂和異氰酸酯等，進行冷&熱固化體系交聯(lián)；

四、醇酸樹脂可以通過基于酸類、胺類、氨基樹脂、異氰酸酯、酚醛樹脂、過氧化物、光引發(fā)劑等，進行冷&熱固化體系交聯(lián)；

五、丙烯酸樹脂可以通過基于胺類、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、異腈酸酯、酚醛樹脂、自由基等，進行冷&熱固化體系交聯(lián)；

六、聚乙烯可以通過基于過氧化物、硅烷醇、電子束等進行交聯(lián)；

七、常規(guī)彈性體可以通過基于硫磺、過氧化物、異腈酸酯等，進行冷&熱固化體系交聯(lián)；

八、特殊彈性體可以通過基于金屬氧化物、硅烷醇、樹脂、胺類等，進行冷&熱固化體系交聯(lián)。

9 交聯(lián)工藝

微波工藝：基本原理大家都比較熟悉的，但是值得記住的一點是由碳?xì)洳牧辖M成的日用聚合材料不能用微波進行加熱。讓我們以聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、天然橡膠和聚異戊二烯、SBR、三元乙丙橡膠、丁基橡膠、聚丁二烯等為例，為了能夠應(yīng)用這一技術(shù)，有必要加入相當(dāng)數(shù)量的（重量比為10%―50%）微波下加熱材料，例如：

1）炭黑 2）金屬粉末（小心燃燒危險） 3）表面處理過的二氧化硅 4）強磁性和鐵磁性粉末 5）鋇和鉛的鈦酸鹽以及鋯酸鹽 6）高度偶極化的有機酯類、鄰苯二甲酸酯和羧酸酯類 7）聚氧乙烯醇和相關(guān)醚類與酯類 8）胺類

另一種方法在于使用少量的催化劑（0.2到1%）。有專家描述了使用反應(yīng)性催化劑的使用，提高了包括交聯(lián)在內(nèi)的多種化學(xué)反應(yīng)的速度（超過四倍）。這些催化劑在微波條件下，生成微波敏感性中間產(chǎn)物，但是在沒有微波的條件下對熱表現(xiàn)為惰性。應(yīng)用實例是通過胺類、酐和羧酸硫化劑固化的環(huán)氧樹脂；硅樹脂彈性體、環(huán)氧化橡膠的交聯(lián)；不飽和橡膠的硫磺硫化；過氧化物硫化；不飽和聚酯樹脂、烯丙基碳酸酯和烯丙基鄰苯二甲酸酯樹脂的固化等。

通過對比，其它的一些聚合物如聚甲醛、增塑聚氯乙烯、氯丁橡膠、丁腈橡膠、丙烯酸（類）橡膠等等都可以通過微波進行直接處理。

10 應(yīng)用范圍

交聯(lián)劑SAC-100主要應(yīng)用于丙烯酸乳液，聚氨酯乳液，羧基丁苯乳液等，提高乳液的粘合強度和表面附著力。

應(yīng)用于以下領(lǐng)域：水性丙烯酸壓敏膠，水性丙烯酸膠粘劑，水性丙烯酸涂料，水性丙烯酸皮革涂飾劑等。