硅烷被廣泛用作偶聯(lián)劑和增粘劑，也用作聚合物母體中填料的分散助劑。在本文中我們將綜述硅烷的化學(xué)、在填料上的應用以及用于塑料和橡膠的新型填料分散助劑 — Dow Corning Z-6173 填料分散助劑的性質(zhì)。
1、硅烷化學(xué)與填料處理
硅烷因其雙官能性能夠改變填料的表面，提高在聚合物母體中的相容性。典型的硅烷偶聯(lián)劑/ 分散助劑由(RO)3Si-X 組成。(RO) 是可水解基團，如甲氧基、乙氧基或乙酰氧基。X 為有機官能團，如烷基、氨基、環(huán)氧、甲基丙烯酰氧基或乙烯基。硅烷偶聯(lián)劑作用于無(wú)機基底與有機材料的界面上，使兩種類(lèi)似的材料發(fā)生鍵合或偶合（如圖1）。
分散助劑，如硅烷與含有烷氧官能性的硅氧烷，通過(guò)預處理或原位共混( 與樹(shù)脂或橡膠混煉過(guò)程中) 可以應用于礦物填料。在這兩種情況下，分散助劑與填料發(fā)生兩種基本反應：水解和縮合（如圖2）。
水解后硅烷醇基與無(wú)機表面的金屬羥基配位，生成環(huán)氧鍵并脫水（如圖3）。
 硅烷和含有烷氧官能團的硅氧烷與二氧化硅和鋁羥基發(fā)生化學(xué)反應。其它的金屬羥基也具有化學(xué)活性，只是反應程度更低，通常通過(guò)處理提高化學(xué)反應活性。以下列出各種填料用硅烷處理的大致效率。從效果差到好再到優(yōu)的順序為：碳（各種類(lèi)型），碳酸鈣，二氧化鈦，滑石粉，蒙脫石，氫氧化鎂，氫氧化鋁，明礬，鋁，二氧化鈦（鈍化），鈣硅石，高嶺土，云母，硅土，玻纖和石英。
2、新型分散助劑
除了用傳統的單體型硅烷作為填料分散劑，道康寧還開(kāi)發(fā)了Z-6173 填料分散助劑，以應對礦物填料生產(chǎn)商、母料商和塑料混煉商的未盡之需。Z-6173 不僅具有與傳統硅烷偶聯(lián)劑許多相同的屬性，而且包括額外的優(yōu)點(diǎn)。這些性質(zhì)有：低黏度液體，易于使用；與傳統硅烷偶聯(lián)劑相比，產(chǎn)生的副產(chǎn)品甲醇更少，導致更少的揮發(fā)性有機化合物；應用時(shí)的活化沸點(diǎn)高，損失少；無(wú)機礦物表明疏水（提高填料在有機母體中的相容性）；價(jià)值提高。
3、結論
有機硅烷廣泛應用于填充型聚合物復合物，以改進(jìn)填料的分散性能。硅烷所起的真正作用并未被完全理解，但取決于官能度、數量以及引進(jìn)的方法。這些礦物填料表面處理的效果可以在不同級別上加以觀(guān)測：加速或減緩浸潤聚合物母體形成聚集體的動(dòng)力學(xué)；降低聚集體粘合力，減少破壞聚集體所需的流體力學(xué)應力，限制再聚集現象；產(chǎn)生顯著(zhù)影響本體性能的界面；選擇硅烷的有機官能度可以實(shí)現對加工—性能這對矛盾的優(yōu)化。
除了Z-6173 外，道康寧還有200 多種硅烷和烷氧基有機官能團硅氧烷在開(kāi)發(fā)中，并有商業(yè)產(chǎn)品可供使用來(lái)滿(mǎn)足許多不同的需求。在包括位于比利時(shí)Seneffe 的表面與界面解決方案中心等全球專(zhuān)業(yè)技術(shù)的支持下，道康寧一直引領(lǐng)硅烷技術(shù)和材料基本理解的發(fā)展。道康寧能幫助優(yōu)化填料在聚合物母體中的性能，為用戶(hù)提供解決方案。
作者：道康寧公司 Scott Miller，Pierre Chevalier
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