在过去几十年里，复合材料已经成为我们日常生活中极其重要的一部分。它们在众多领域推动了技术的进步，例如作为风力涡轮机和电动汽车的重要组成部分。复合材料通常由交联的有机聚合物（即基体）和无机成分（如填料和纤维）组成。尽管这些无机材料在某些情况下仅作为经济型填料使用，但它们实际上极大地提升了产品的整体性能，包括改善表面质量、增强阻燃性和提高耐磨性等方面。例如，玻璃纤维和碳纤维这类纤维材料不仅显著提升了复合材料的机械性能，还有效减轻了其重量。没有这些无机增强体，我们就无法制造出能降低排放、提高燃油效率并利用可再生能源的轻量化材料。

虽然无机成分对复合材料的性能起到了积极作用，但基体与无机成分之间的界面可能成为影响体系整体性能的最薄弱环节，限制了材料最佳性能的发挥。因此，通过改善树脂基与分散相之间的粘接，可以进一步提升材料的机械性能。一个简单而有效的优化方法是采用能够与树脂交联，并与填料或纤维形成稳定结合的助剂，从而加强这一粘接效果。

偶联剂通过在填料或纤维表面形成强键，并在热固化过程中与树脂基交联，创建了有机树脂基与颗粒填料或纤维材料之间的桥梁（见图1）。这种有机和无机组分之间的强粘接提高了复合材料的机械性能。通常，偶联剂至少包含两种类型的官能团：首先是一个在固化过程中与树脂共聚的反应性基团；其次是一个能够粘附到颗粒或纤维表面的亲和官能团。在一个自由基固化体系中，例如不饱和聚酯或丙烯酸树脂，偶联剂具有可聚合的双键。如果热固性树脂通过双组分机制固化——所谓的双组分体系，如大多数环氧树脂或聚氨酯树脂——偶联剂可以与树脂或固化剂起反应。

偶联剂作为树脂基和分散相之间的桥梁，必须专门为特定的树脂基和无机相组合设计。因此，并没有适用于所有配置的通用偶联剂。然而，现在针对各种树脂基和增强材料组合的这类助剂数量越来越多。下面介绍一些值得考虑的应用示例。

典型的石英填充不饱和聚酯体系应用包括聚合物混凝土、人造大理石和人造石材。在这些应用领域，人们希望提高特定产品的机械性能或在保持相同机械性质的同时减少产品厚度，从而降低成本并节省材料。通过使用偶联剂可以实现这两个目标。例如，仅添加0.2%的助剂（相对于填料）的剂量，就能显著增加弯曲强度（见图2）。

在电子显微镜下，可以看到，在偶联剂存在的情况下，空隙最小化，树脂和填料紧密结合在一起（见图3）。然而，一旦偶联剂形成了尽可能多的连接点，进一步增加其剂量将无法进一步增强机械性能。

除了改善机械性能外，经偶联剂优化的体系还可以提供额外的优势。这包括增加耐热水性和耐化学性。这延长了组件的使用寿命，并在暴露于湿气和温度时最小化气泡的形成。

当需要兼顾复合材料的高强度和部件的低重量时，会使用碳纤维增强塑料（CFRP）。这在航空工业、汽车工业以及风能应用等领域是常见的。[1] 在这些行业中，复合材料通常采用RTM（树脂传递模塑）工艺、预浸料、拉挤或SMC（片状模塑料）技术制造，每种制造都与各种树脂基体体系结合使用。适当的偶联剂可以为短切纤维以及织物和表面纱提供弯曲和拉伸强度方面的优势。（见图4）。

与颗粒填料类似，在电子显微镜下也可以观察到纤维增强体系的机械性能改进（见图5）。在没有偶联剂的情况下，材料失效后只能在纤维表面检测到少量树脂残留。这突出了纤维和基体之间粘附力不足。相比之下，在适当的偶联剂存在的情况下，可以在纤维表面看到大量的树脂残留。在某些情况下，碳纤维和树脂基体之间的粘接强度极高，以至于发生纤维断裂。

玻璃纤维是用于增强复合材料最常用的纤维材料。这类玻璃纤维增强体系的例子可以在风能、造船、体育、卫浴和建筑领域中找到。通过向所使用的配方中添加适当的偶联剂，这些材料的横向拉伸强度可以显著提高。

众所周知，在某些储存条件下，纤维上浆剂的质量会降低，这就是为什么老化的纤维可能导致最终体系性能下降的原因。偶联剂可以补偿这一老化过程，使最终复合材料具有与原始纤维材料制成的复合材料相似的性能。这种效果有助于通过提高可靠性和减少批次差异来改进制造过程。

偶联剂还可以为自由基固化体系提供更高的机械性能。这促使体系可根据性能要求进行调整体系，即使这些要求超出了材料本身的典型属性（图6）。

机械性能的优化在复合材料的设计和制造中起着关键作用。即使有可能进一步改善诸如树脂、填料或纤维等单个成份，但这些成份对整体材料性能的影响是有限的。另一种方法是优化树脂基体与其中分散的增强相之间的结合。一种简单的方法是使用与树脂交联并同时与填料或纤维形成稳定键合的助剂。这些偶联剂的结构必须适合树脂基体和分散相的化学性质。

毕克化学提供的BYK-C 8000产品系列的偶联剂就是一个例子。它们在树脂和增强材料之间形成牢固的键合，使材料更加坚固耐用。这也为材料设计提供了更大的自由度。复合材料的改进属性在将体系的成本/性能比率带入期望范围时至关重要。因此，使用偶联剂既提供了进入新技术解决方案的途径，也节省了成本。

偶联剂可用于广泛的体系，包括环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂和丙烯酸树脂。它们可以与各种无机增强材料（如石英、氢氧化铝、玻璃纤维和碳纤维）结合使用。它们还可以在加工的各个阶段使用，例如在增强材料的生产中（填料和纤维的表面处理）、作为树脂配方的一部分（在树脂中使用作为助剂）以及在复合材料生产本身中（例如作为第二次浸润或直接在应用前或应用中使用）。因此，偶联剂可以在价值链的各个步骤中使用。这包括多样化的市场参与者，如填料和纤维的制造商、树脂公司和复合材料制造商。公司通过添加这个助剂可以在市场上获得相对于传统体系的竞争优势。