En el procesamiento de materiales y la producción química, los agentes de acoplamiento, los agentes reticulantes y los dispersantes son tres aditivos de uso común con diferentes funciones, pero todos tienen un impacto crítico en las propiedades de los materiales. A continuación, se ofrece una explicación detallada de su definición, características principales, tipos típicos y diferencias fundamentales.

Agente de acoplamiento
Los agentes de acoplamiento son sustancias químicas que actúan como puente en la interfaz entre dos materiales con propiedades diferentes, como un "diplomático" que conecta los mundos inorgánico y orgánico. Su función principal es mejorar la unión interfacial entre materiales inorgánicos y orgánicos, optimizando así el rendimiento integral de los materiales compuestos.
Estructura principal: Las moléculas generalmente contienen dos grupos funcionales diferentes, siendo un extremo un grupo inorgánico hidrófilo (como el enlace de oxígeno del silicio, el enlace de oxígeno del titanio, etc.), que puede experimentar reacciones químicas o adsorción física con grupos hidroxilo y carboxilo en la superficie de materiales inorgánicos (como vidrio, cerámica, metales, cargas, etc.); el otro extremo es un grupo orgánico hidrófilo (como amino, epoxi, vinilo, etc.), que puede experimentar reacciones químicas o ser físicamente compatible con materiales orgánicos (como plásticos, caucho, resinas, etc.).
Unión de interfaz mejorada: al formar enlaces químicos o interacciones físicas fuertes en la interfaz, se elimina la "brecha" de interfaz causada por las diferencias de polaridad entre materiales inorgánicos y orgánicos, se reducen los defectos de interfaz y la tensión se puede transmitir de manera efectiva en la interfaz.
Mejora del rendimiento del material: puede mejorar significativamente las propiedades mecánicas de los materiales compuestos, como la resistencia a la tracción, la resistencia al impacto, la resistencia a la flexión, etc.; al mismo tiempo, puede mejorar la resistencia al agua, la resistencia a la corrosión, la resistencia al calor y la fluidez de procesamiento del material.

Dosis baja pero efecto significativo: normalmente solo se necesita agregar entre un 0,1% y un 5% (en relación con la cantidad de relleno inorgánico) a los materiales compuestos para mejorar significativamente el rendimiento de la interfaz.

Agente de acoplamiento de silano: como el KH550 (γ-aminopropiltrietoxisilano), comúnmente utilizado en plásticos reforzados con fibra de vidrio, recubrimientos y adhesivos. El extremo inorgánico es el siloxano, que puede reaccionar con los grupos hidroxilo en la superficie de los materiales inorgánicos. El grupo amino del extremo orgánico puede reaccionar con resinas epoxi, poliuretanos, etc.

Agente de acoplamiento de éster de titanio: como el éster de titanio y triestearoilo de isopropilo, adecuado para la composición de rellenos como carbonato de calcio y talco en polvo con poliolefinas, puede reducir la viscosidad del sistema y aumentar la cantidad de relleno.

Agente de reticulación
Un agente reticulante es una sustancia que conecta cadenas poliméricas lineales mediante enlaces químicos para formar una estructura de red tridimensional, como un "arquitecto" que fortalece el material. Su función es modificar la estructura molecular de los materiales poliméricos, optimizando así sus propiedades físicas y químicas.
Estructura de grupo multifuncional: La molécula contiene al menos dos grupos funcionales reactivos (como enlaces dobles, grupos epoxi, grupos isocianato, grupos peróxido, etc.) que pueden reaccionar químicamente con grupos funcionales activos (como grupos hidroxilo, grupos amino, enlaces dobles, etc.) en la cadena del polímero.
Cambiar la morfología molecular: Convertir polímeros lineales o ramificados en una estructura de red, transformando el material de termoplástico a termoendurecible (algunos con menor reticulación siguen siendo termoplásticos, pero sus propiedades han cambiado).
Optimizar las propiedades del material: mejorar significativamente la resistencia térmica del material (como aumentar la temperatura de transición vítrea), la resistencia a los solventes (insoluble en solventes), la resistencia mecánica (como aumentar la dureza y el módulo elástico), al tiempo que se reduce la tasa de fluencia y contracción del material.
Condiciones de reacción específicas: Los diferentes agentes de reticulación requieren iniciar reacciones de reticulación en condiciones específicas (como temperatura, presión, luz, catalizador, etc.). Por ejemplo, los agentes de reticulación de peróxido deben calentarse y descomponerse para producir radicales libres, mientras que la reticulación de azufre debe realizarse en presencia de un promotor.

Azufre y compuestos que contienen azufre: se utilizan principalmente para la reticulación del caucho (vulcanización), conectando las cadenas moleculares del caucho mediante la formación de puentes de azufre, dotando al caucho de elasticidad y resistencia al desgaste.
Los peróxidos, como el peróxido de diisopropilbenceno (DCP), son adecuados para reticular polietileno, caucho de etileno propileno, etc. Reticulan las cadenas de polímeros a través de radicales libres generados por descomposición.

Los isocianatos, como el diisocianato de tolueno (TDI), se utilizan comúnmente para la reticulación del poliuretano. Reaccionan con los grupos hidroxilo para formar enlaces de urea, lo que permite que el poliuretano, desde un prepolímero, se transforme en un elastómero o una espuma rígida.

Dispersante
Un dispersante es una sustancia química que promueve la dispersión uniforme de partículas sólidas en medios líquidos y previene su reagregación. Es equivalente a un "moderador" que reconcilia las partículas y las combate, y su función principal es mantener la estabilidad del sistema de dispersión.
Actividad superficial: La molécula contiene grupos hidrófilos (compatibles con el medio de dispersión) y grupos hidrófilos (adsorbidos en la superficie de las partículas sólidas), que pueden reducir la tensión interfacial entre las partículas sólidas y el medio de dispersión.
Sistema de dispersión estable: La estabilidad de la dispersión se logra a través de dos mecanismos: uno es la adsorción de grupos hidrófilos en la superficie de las partículas y la extensión de los grupos hidrófilos hacia el medio de dispersión para formar una capa de carga (dispersante iónico), que utiliza la repulsión de carga para evitar la agregación de partículas; el segundo es la formación de una capa de impedimento estérico (dispersante no iónico) por grupos hidrófilos, que impide que las partículas se acerquen entre sí.
Mejora el rendimiento del procesamiento: puede reducir la viscosidad del sistema disperso, mejorar la fluidez y facilitar las operaciones de procesamiento como agitación, transporte y recubrimiento; al mismo tiempo, hace que la distribución de partículas sea más uniforme y evita defectos de rendimiento causados por una concentración local excesiva.
Ampliamente aplicable: se puede utilizar para dispersar pigmentos, cargas, nanopartículas, etc. en medios como agua, solventes orgánicos, resinas, etc., como recubrimientos, tintas, lodos cerámicos, cosméticos y otros campos.

Los dispersantes iónicos, como el dodecil sulfato de sodio (aniónico), se utilizan comúnmente para dispersar pigmentos en sistemas acuosos generando cargas negativas que hacen que las partículas se repelan entre sí.
Dispersantes no iónicos: como los éteres de polioxietileno, adecuados para sistemas no acuosos o sistemas sensibles a los iones, dispersión estable a través del impedimento estérico.
Los dispersantes de polímeros, como los ésteres de policarboxilato, tienen un alto peso molecular, una fuerte capacidad de adsorción, un significativo efecto de impedimento estérico y son adecuados para dispersar altas concentraciones y partículas finas.

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