การทำความเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างและคุณสมบัติของไททาเนตสามารถช่วยให้คุณเลือกพันธุ์ต่างๆ ได้อย่างถูกต้อง
ธาตุเตตระวาเลนต์เป็นตัวสร้างโมเลกุลที่ดีที่สุด เช่น คาร์บอนเตตระวาเลนต์ ไททาเนียม ซึ่งเป็นพื้นฐานของชีวิต ในทำนองเดียวกัน เคมีไททาเนียมได้แสดงให้เห็นว่าไททาเนียมเตตระวาเลนต์สามารถช่วยให้นักเคมีสามารถสังเคราะห์โมเลกุลประเภทต่างๆ ของไททาเนตเป็นสารจับคู่ ซึ่งนอกจากจะให้ผลดีต่อคัปปลิ้งสำหรับสารตัวเติมและระบบโพลีเมอร์ต่างๆ แล้ว ยังแสดงหน้าที่อื่นๆ อีกด้วย
โมเลกุลของไททาเนต ตัวแทนข้อต่อ สามารถแบ่งออกเป็นหกส่วนการทำงาน ซึ่งมีบทบาทตามลำดับในกลไกการมีเพศสัมพันธ์ ตารางแสดงขอบเขตการทำงานทั้ง 6 ส่วน: พื้นที่ใช้งาน ① (RO)m - จากสารอนินทรีย์และไททาเนียมคัปปลิ้ง
สารจับคู่ไททาเนตถูกจับคู่ทางเคมีโดยกลุ่มอัลคอกซีของมันโดยตรงกับกลุ่มคาร์บอกซิลหรือไฮดรอกซิลจำนวนเล็กน้อยที่ดูดซับบนพื้นผิวของสารตัวเติมหรือเม็ดสี
สารตัวต่อชนิดต่างๆ ได้รับการพัฒนาขึ้นเนื่องจากความแตกต่างในพื้นที่ทำงาน ① กลุ่ม แต่ละประเภทจะคัดเลือกตามปริมาณน้ำบนผิวของสารตัวเติม และลักษณะเฉพาะของแต่ละประเภทคือ:
1. ชนิดโมโนแอลคอกซี;
Monoalkoxy titanate สร้างพันธะเคมีที่ส่วนต่อประสานระหว่างผงอนินทรีย์และเมทริกซ์เรซิน คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์อย่างยิ่งของมันคือการสร้างฟิล์มโมเลกุลเดี่ยวบนพื้นผิวของผงอนินทรีย์ แต่ไม่มีฟิล์มโพลีโมเลกุลบนอินเทอร์เฟซ
เนื่องจากยังคงมีโครงสร้างทางเคมีของไททาเนต เมื่อมีสารคัปปลิ้งส่วนเกิน พลังงานพื้นผิวจะเปลี่ยนไปและความหนืดจะลดลงอย่างมาก ในเฟสเมทริกซ์เรซิน เนื่องจากกลุ่มไตรฟังก์ชันของสารคัปปลิ้งและปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน โมเลกุลไททาเนตถูกจับคู่เข้าด้วยกัน ซึ่งอำนวยความสะดวกในการปรับเปลี่ยนโมเลกุลไททาเนตและการเลือกระบบโพลีเมอร์ที่เติม
สารคัปปลิ้งประเภทนี้ (ยกเว้นกรดไพโรฟอสฟอริก) เหมาะอย่างยิ่งสำหรับระบบเติมแบบแห้งที่ไม่มีน้ำอิสระและมีเฉพาะน้ำที่กักเก็บสารเคมีหรือน้ำที่จับกับร่างกาย เช่น แคลเซียมคาร์บอเนต ไฮเดรดอะลูมินา เป็นต้น
2. ชนิดโมโนแอลคอกซีไพโรฟอสเฟต:
ไททาเนตประเภทนี้เหมาะสำหรับระบบฟิลเลอร์ที่มีความชื้นสูง เช่น ดินเหนียว แป้งโรยตัว และอื่นๆ นอกจากนี้ยังสามารถสลายตัวให้เป็นกลุ่มฟอสเฟตรวมกับส่วนหนึ่งของน้ำ
3. ประเภทการประสานงาน:
สามารถหลีกเลี่ยงปฏิกิริยาข้างเคียงของเตตระวาเลนต์ไททาเนตในบางระบบได้ เช่นปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันในโพลีเอสเตอร์ ปฏิกิริยากับหมู่ไฮดรอกซิลในอีพอกซีเรซิน ปฏิกิริยากับพอลิแอลกอฮอล์หรือไอโซไซยาเนตในโพลียูรีเทน เป็นต้น สารคัปปลิ้งชนิดนี้เหมาะสำหรับระบบฟิลเลอร์จำนวนมากและมีผลคัปปลิ้งที่ดี กลไกการมีเพศสัมพันธ์คล้ายกับชนิดโมโนแอลคอกซี
4. ประเภทต่อย:
สารต่อพ่วงชนิดนี้เหมาะสำหรับสารตัวเติมที่มีความชื้นสูงและระบบโพลีเมอร์ที่มีน้ำ เช่น ซิลิกากระบวนการเปียก ดินเหนียว แป้งโรยตัว อลูมิเนียมซิลิเกต ใยแก้วบำบัดน้ำ สีดำโคม ฯลฯ ในระบบที่มีความชื้นสูง ไททาเนตชนิด monoalkoxy มีความเสถียรในการไฮโดรไลซิสไม่ดีและมีผล coupling ต่ำ ในขณะที่ชนิดนี้มีความคงตัวในการไฮโดรไลซิสที่ดีและในสถานะนี้ จะแสดงผล coupling ที่ดี
พื้นที่ใช้งาน ② -(--O...)-- มีฟังก์ชันทรานส์เอสเทอริฟิเคชันและการเชื่อมขวาง
โซนนี้สามารถผ่านการทรานส์เอสเทอริฟิเคชันด้วยพอลิเมอร์ที่มีหมู่คาร์บอกซิล หรือผ่านเอสเทอริฟิเคชันด้วยกลุ่มคาร์บอกซิลในอีพอกซีเรซินไปจนถึงสารตัวเติมแบบเชื่อมขวาง ไททาเนต และโพลีเมอร์
ปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันถูกควบคุมโดยปัจจัยหลายประการ:
1. โครงสร้างทางเคมีของส่วนคัปปลิ้งระหว่างโมเลกุลไททาเนตกับสารอนินทรีย์
2. โครงสร้างทางเคมีของกลุ่ม OX บนพื้นที่ใช้งาน ③;
3. โครงสร้างทางเคมีของโพลิเมอร์อินทรีย์
4. คุณสมบัติทางเคมีของสารเติมแต่งอื่นๆ เช่น ester plasticizers
ไททาเนตไม่ผ่านการทรานส์เอสเทอริฟิเคชันในเทอร์โมพลาสติกโพลีเมอร์ เช่น พอลิโอเลฟินส์ แต่ในโพลิเอสเทอร์ อีพอกซีเรซิน หรือพลาสติกโพลีไวนิลคลอไรด์ชนิดอ่อนที่มีเอสเทอร์พลาสติไซเซอร์ จะไม่เกิดการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน มีผลกระทบอย่างมาก กิจกรรมของปฏิกิริยาทรานส์เอสเทอริฟิเคชันสูงเกินไป ซึ่งจะส่งผลเสีย ตัวอย่างเช่น ไททาเนตเช่น KR-9S เมื่อเติมลงในพอลิเมอร์ สามารถผ่านกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชันได้อย่างรวดเร็ว และความหนืดเริ่มต้นจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งช่วยลดปริมาณการเติมได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม ไททาเนต เช่น KR-12 มีกิจกรรมทรานส์เอสเทอริฟิเคชันต่ำ และไม่มีผลความหนืดเริ่มต้น แต่การเปลี่ยนเอสเทอริฟิเคชันสามารถค่อยๆ คืบหน้าเมื่อเวลาผ่านไป ดังนั้นไม่เพียงแต่การกระจายตัวในขั้นต้นจะดี แต่ยังเพิ่มปริมาณการเติมได้อย่างมากด้วย
ในการเคลือบผิว กลไกการทรานส์เอสเทอริฟิเคชันของสารจับคู่ไททาเนตสามารถใช้เชื่อมขวางและรักษาโพลิเอสเทอร์อิ่มตัวและอัลคิดเรซิน เพื่อให้ได้วัสดุที่ไม่ทำให้เกิดสีเหลือง (เนื่องจากไม่มีโครงสร้างที่ไม่อิ่มตัว) มันสามารถแสดง thixotropy ดังนั้น KR-9S ที่มีกิจกรรมการทรานส์เอสเทอริฟิเคชันสูงกว่าจึงมีผล thixotropy และ TTS ยังมีความสามารถในการทรานส์เอสเทอริฟิเคชันในระดับหนึ่ง
พื้นที่ใช้งาน ③ OX--กลุ่มที่เชื่อมต่อศูนย์กลางไททาเนียม
กลุ่ม OX ในส่วนนี้มีผลแตกต่างกันไปตามคุณสมบัติของไททาเนตขึ้นอยู่กับโครงสร้างของกลุ่ม ตัวอย่างเช่น กลุ่มคาร์บอกซิลสามารถเพิ่มความเข้ากันได้กับวัสดุกึ่งขั้ว กลุ่มกรดซัลโฟนิกมีไทโซโทรปี และกลุ่มซัลโฟนสามารถเพิ่มกิจกรรมการแปลงเอสเทอริฟิเคชันได้ กลุ่มฟอสเฟตสามารถปรับปรุงการหน่วงไฟและการอ่อนตัวของพีวีซี กลุ่มไพโรฟอสเฟตสามารถดูดซับน้ำและปรับปรุงแรงกระแทกของพีวีซีแข็ง กลุ่มฟอสไฟต์สามารถปรับปรุงความต้านทานการเกิดออกซิเดชัน ลดโพลีเอสเตอร์หรือแหวนความหนืดในเรซินออกซิเจน ฯลฯ
พื้นที่ใช้งาน ④ R---กลุ่มพัวพันสายยาวของพอลิเมอร์เทอร์โมพลาสติก โครงกระดูกอินทรีย์ในโมเลกุลไททาเนต
เนื่องจากการมีอยู่ของอะตอมของคาร์บอนสายโซ่ยาวจำนวนมาก ความเข้ากันได้กับระบบพอลิเมอร์ได้รับการปรับปรุง ซึ่งทำให้การเปลี่ยนแปลงของพลังงานพื้นผิวบนอินเทอร์เฟซของวัสดุอนินทรีย์ ซึ่งมีหน้าที่ของความยืดหยุ่นและการถ่ายเทความเครียด และทำให้เกิดการหล่อลื่นในตัว ซึ่งทำให้ความหนืดลดลงอย่างมีนัยสำคัญและปรับปรุงเทคโนโลยีการประมวลผลเพิ่มการยืดตัวและการฉีกขาดของผลิตภัณฑ์ และปรับปรุงประสิทธิภาพการกระแทก ถ้า R เป็นกลุ่มอะโรมาติก จะสามารถปรับปรุงความเข้ากันได้ของไททาเนตและอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนพอลิเมอร์
พื้นที่ใช้งาน ⑤ Y---กลุ่มปฏิกิริยาของพอลิเมอร์เทอร์โมเซตติง
เมื่อเชื่อมต่อกับเฟรมเวิร์กอินทรีย์ของไททาเนียม ตัวคัปปลิ้งและวัสดุอินทรีย์สามารถเชื่อมต่อกันด้วยปฏิกิริยาเคมี ตัวอย่างเช่น พันธะคู่สามารถเชื่อมขวางและบ่มด้วยวัสดุที่ไม่อิ่มตัว และกลุ่มอะมิโนสามารถเชื่อมขวางด้วยอีพอกซี เรซิน
พื้นที่ใช้งาน ⑥ )n หมายถึง ฟังก์ชันของไททาเนต n มีค่าเท่ากับ 1-3 จึงสามารถปรับเปลี่ยนได้ตามความต้องการ เพื่อให้สามารถสร้างผลกระทบต่างๆ ต่อสารอินทรีย์ได้หลากหลาย ในแง่นี้ ความยืดหยุ่นจะดีกว่า กว่าของไซเลน Trialkoxy monofunctional coupling agent มีขนาดใหญ่
จากฟังก์ชันการทำงานทั้ง 6 ด้านข้างต้น จะเห็นได้ว่าสารคัปปลิ้งไททาเนตมีความยืดหยุ่นและความเก่งกาจสูง มันไม่ได้เป็นเพียงสารเชื่อมต่อ แต่ยังเป็นตัวแทนกระจาย, ตัวแทนเปียก, กาว, ตัวแทนข้อต่อ, ตัวเร่งปฏิกิริยา ฯลฯ ยังสามารถมีฟังก์ชั่นเช่นป้องกันสนิม, ป้องกันการเกิดออกซิเดชัน, สารหน่วงไฟ, ฯลฯ., ดังนั้นจึงมีการใช้งานที่หลากหลายและดีกว่าสารต่อพ่วงอื่นๆ
