Nas áreas de processamento de materiais e produção química, agentes de acoplamento, agentes de reticulação e dispersantes são três aditivos comumente utilizados com funções distintas, mas todos têm um impacto crítico nas propriedades dos materiais. A seguir, apresentamos uma explicação detalhada sobre os aspectos de definição, principais características, tipos típicos e principais diferenças.

Agente de acoplamento
Agentes de acoplamento são um tipo de substância química que pode atuar como uma "ponte" na interface entre dois materiais com propriedades diferentes, como um "diplomata" conectando os mundos inorgânico e orgânico. Sua principal função é melhorar a ligação interfacial entre materiais inorgânicos e orgânicos, aprimorando assim o desempenho geral dos materiais compósitos.
Estrutura original: As moléculas geralmente contêm dois grupos funcionais diferentes, com uma extremidade sendo um grupo inorgânico hidrofílico (como ligação de oxigênio de silício, ligação de oxigênio de titânio, etc.), que pode sofrer reações químicas ou adsorção física com grupos hidroxila e carboxila na superfície de materiais inorgânicos (como vidro, cerâmica, metais, cargas, etc.); a outra extremidade é um grupo orgânico hidrofílico (como amino, epóxi, vinil, etc.), que pode sofrer reações químicas ou ser fisicamente compatível com materiais orgânicos (como plásticos, borracha, resinas, etc.).
Ligação de interface aprimorada: ao formar ligações químicas ou fortes interações físicas na interface, a "lacuna" de interface causada por diferenças de polaridade entre materiais inorgânicos e orgânicos é eliminada, defeitos de interface são reduzidos e o estresse pode ser efetivamente transmitido na interface.
Melhorando o desempenho do material: pode melhorar significativamente as propriedades mecânicas de materiais compostos, como resistência à tração, resistência ao impacto, resistência à flexão, etc. Ao mesmo tempo, pode melhorar a resistência à água, a resistência à corrosão, a resistência ao calor e a fluidez do processamento do material.

Baixa dosagem, mas efeito significativo: geralmente, apenas 0,1% a 5% (em relação à quantidade de carga inorgânica) precisa ser adicionado em materiais compostos para melhorar significativamente o desempenho interfacial.

Agente de acoplamento de silano: como o KH550 (γ-aminopropiltrietoxissilano), comumente utilizado em plásticos reforçados com fibra de vidro, revestimentos e adesivos. A extremidade inorgânica é o siloxano, que pode reagir com grupos hidroxila na superfície de materiais inorgânicos. O grupo amino da extremidade orgânica pode reagir com resinas epóxi, poliuretanos, etc.

Agente de acoplamento de éster de titânio: como éster de titânio isopropílico triestearol, adequado para a composição de cargas como carbonato de cálcio e pó de talco com poliolefinas, pode reduzir a viscosidade do sistema e aumentar a quantidade de carga.

Agente de reticulação
Agente de reticulação é uma substância capaz de conectar cadeias poliméricas lineares por meio de ligações químicas, formando uma estrutura de rede tridimensional, como um "arquiteto" que constrói a resistência do material. Sua função é alterar a estrutura molecular dos materiais poliméricos, otimizando assim suas propriedades físicas e químicas.
Estrutura de grupo multifuncional: A molécula contém pelo menos dois grupos funcionais reativos (como ligações duplas, grupos epóxi, grupos isocianato, grupos peróxido, etc.) que podem reagir quimicamente com grupos funcionais ativos (como grupos hidroxila, grupos amino, ligações duplas, etc.) na cadeia do polímero.
Alterar a morfologia molecular: converter polímeros lineares ou ramificados em uma estrutura de rede, transformando o material de termoplástico em termofixo (alguns com menor reticulação ainda permanecem termoplásticos, mas suas propriedades mudaram).
Otimizar as propriedades do material: melhorar significativamente a resistência ao calor do material (como aumentar a temperatura de transição vítrea), a resistência a solventes (insolúvel em solventes), a resistência mecânica (como aumentar a dureza e o módulo de elasticidade), ao mesmo tempo que reduz a taxa de fluência e contração do material.
Condições específicas de reação: Diferentes agentes de reticulação precisam iniciar reações de reticulação sob condições específicas (como temperatura, pressão, luz, catalisador, etc.). Por exemplo, agentes de reticulação com peróxido precisam ser aquecidos e decompostos para produzir radicais livres, enquanto a reticulação com enxofre precisa ser realizada na presença de um promotor.

Enxofre e compostos contendo enxofre: usados principalmente para reticulação de borracha (vulcanização), conectando cadeias moleculares de borracha por meio da formação de pontes de enxofre, conferindo à borracha elasticidade e resistência ao desgaste.
Peróxidos, como o peróxido de diisopropilbenzeno (DCP), são adequados para reticulação de polietileno, borracha de etileno-propileno, etc. Eles reticulam cadeias de polímeros por meio de radicais livres gerados pela decomposição.

Isocianatos, como o diisocianato de tolueno (TDI), são comumente usados para reticular poliuretano. Eles reagem com grupos hidroxila para formar ligações de ureia, curando o poliuretano de um pré-polímero para um elastômero ou espuma rígida.

Dispersante
Dispersante é uma substância química que pode promover a dispersão uniforme de partículas sólidas em meios líquidos e impedir sua reagregação. Equivale a um "moderador" que aglutina e combate partículas, e sua principal função é manter a estabilidade do sistema de dispersão.
Atividade de superfície: A molécula contém grupos hidrofílicos (compatíveis com o meio de dispersão) e grupos hidrofílicos (adsorvidos na superfície das partículas sólidas), que podem reduzir a tensão interfacial entre as partículas sólidas e o meio de dispersão.
Sistema de dispersão estável: A estabilidade da dispersão é alcançada por meio de dois mecanismos: um é a adsorção de grupos hidrofílicos na superfície das partículas e a extensão dos grupos hidrofílicos em direção ao meio de dispersão para formar uma camada de carga (dispersante iônico), que usa a repulsão de carga para evitar a agregação de partículas; o segundo é a formação de uma camada de impedimento estérico (dispersante não iônico) por grupos hidrofílicos, que impede as partículas de se aproximarem.
Melhorando o desempenho do processamento: pode reduzir a viscosidade do sistema disperso, melhorar a fluidez e facilitar as operações de processamento, como agitação, transporte e revestimento; Ao mesmo tempo, torna a distribuição de partículas mais uniforme e evita defeitos de desempenho causados por concentração local excessiva.
Amplamente aplicável: pode ser usado para dispersar pigmentos, cargas, nanopartículas, etc. em meios como água, solventes orgânicos, resinas, etc., como revestimentos, tintas, suspensões cerâmicas, cosméticos e outros campos.

Dispersantes iônicos, como dodecil sulfato de sódio (aniônico), são comumente usados para dispersar pigmentos em sistemas aquosos, gerando cargas negativas que fazem com que as partículas se repelam.
Dispersantes não iônicos: como éteres de polioxietileno, adequados para sistemas não aquosos ou sistemas sensíveis a íons, dispersão estável por impedimento estérico.
Dispersantes poliméricos, como ésteres de policarboxilato, têm alto peso molecular, forte capacidade de adsorção, efeito de impedimento estérico significativo e são adequados para dispersar altas concentrações e partículas finas.

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