有機改性是利用有機物中的官能團能夠在硅微粉表面進(jìn)行物理吸附、化學(xué)吸附以及化學(xué)反應來(lái)改變硅微粉表面性質(zhì)的方法，是硅微粉最常用的改性方法。
其中，改性劑是影響改性效果的重要因素之一。下面就詳細介紹一下硅微粉改性常用偶聯(lián)劑的種類(lèi)、原理、選擇原則、用量及應用案例。
1、偶聯(lián)劑的種類(lèi)
目前，硅微粉最常用的有機改性劑是硅烷偶聯(lián)劑，主要包括氨基、環(huán)氧基、乙烯基、硫基等種類(lèi)，改性效果通常較好，但價(jià)格稍貴。
部分研究者采用鋁酸酯、鈦酸酯、硬脂酸等價(jià)格相對低廉的改性劑對硅微粉進(jìn)行，但改性效果往往不如硅烷偶聯(lián)劑。
因此，結合經(jīng)濟效益和改性效果，采用2種及以上表面改性劑對硅微粉進(jìn)行復合改性，改性效果較使用單一改性劑的往往更為理想。
2、偶聯(lián)劑的改性機理
?。?）硅烷偶聯(lián)劑
硅微粉表面改性最常使用的有機改性劑是硅烷偶聯(lián)劑，它是一種含有2種以上不同化學(xué)性質(zhì)的基團低分子有機硅化合物，其分子結構含有與有機聚合物作用的官能團（如氨基、乙烯基、環(huán)氧基等）和能夠水解的與硅微粉表面作用的烷氧基，可將硅微粉與有機高分子聚合物緊密結合起來(lái)。
目前，比較成熟的作用機理是化學(xué)鍵結合理論。此理論認為，硅烷偶聯(lián)劑的2種不同性質(zhì)的基團，其中一端的乙烯基、環(huán)氧基、氨基、甲基丙烯酸酯、硫酸基等與有機聚合物的官能團進(jìn)行反應，從而實(shí)現硅烷偶聯(lián)劑與有機高分子基料連接；另一端水解后的烷氧基（如甲氧基、乙氧基）與硅微粉表面Si-OH基作用，經(jīng)過(guò)水解、縮合、形成氫鍵、形成共價(jià)鍵4個(gè)過(guò)程，分別為：
?、偎?。硅烷偶聯(lián)劑中與Si相連的3個(gè)水解基進(jìn)行水解形成硅醇。
?、诳s合。不同硅醇分子之間進(jìn)行縮合脫水，形成Si-OH低聚硅氧烷。
?、坌纬蓺滏I。低聚硅氧烷與硅微粉表面的-OH形成氫鍵。
?、苄纬晒矁r(jià)鍵。在加熱的過(guò)程中，發(fā)生縮合、脫水及化學(xué)吸附，從而使得硅烷偶聯(lián)劑與硅微粉之間形成牢固的Si-O-Si共價(jià)鍵，成為連接樹(shù)脂或有機聚合物基料與硅微粉之間的紐帶。
?。?）鈦酸酯偶聯(lián)劑
鈦酸酯偶聯(lián)劑與硅微粉的主要作用機理是鈦酸酯分子結構中親無(wú)機基團（RO）m與硅微粉表面的羥基發(fā)生化學(xué)作用，在硅微粉表面形成單分子層，同時(shí)釋放出異丙醇。
3、偶聯(lián)劑的選擇原則
硅烷偶聯(lián)劑有氨基、氯基、鏈烯基、環(huán)氧基、甲基丙烯酰氧基、巰烴基、陽(yáng)離子基、雙官能團等幾十種，從應用角度來(lái)說(shuō)是具有很強的針對性，選擇合適的硅烷偶聯(lián)劑是至關(guān)重要的。
選擇方法主要是通過(guò)試驗預選，并應根據硅烷偶聯(lián)劑的結構、性質(zhì)及與硅微粉作用的機理，同時(shí)還需綜合考慮下游產(chǎn)品基料的組成及對硅烷偶聯(lián)劑反應的效果等。
另外，如選擇了兩種以上的偶聯(lián)劑，還應認真的考慮哪一種偶聯(lián)劑先加或后加的問(wèn)題。
4、偶聯(lián)劑的用量確定
改性劑的用量通常與硅微粉表面活性點(diǎn)（如Si-OH）數量以及改性劑覆蓋表面的單分子層、雙分子厚度有一定關(guān)系。
當改性劑用量過(guò)小時(shí)，導致硅微粉表面的活化程度不高；當改性劑用量過(guò)大時(shí)，不僅會(huì )造成改性成本的增加，而且會(huì )在改性后的硅微粉表面形成多層物理吸附，使得硅微粉與有機聚合物之間的界面形成薄弱層，導致無(wú)法發(fā)揮單分子的橋梁作用。
硅烷偶聯(lián)劑的用量是根據粉體的比表面積所占的反活性點(diǎn)（如Si-OH）的數量以及硅烷偶聯(lián)劑覆蓋表面的單分子層、多分子層的厚度等決定的。
一般硅微粉類(lèi)礦物粉體的Si-OH含量為4-12個(gè)/μm2，1mol的硅烷偶聯(lián)劑可以覆蓋約7500m2的粉體表面積。由于硅烷偶聯(lián)劑水解后，其自身也產(chǎn)生縮合反應，要影響到計算用量的準確性，所以要增加一定的加入量。
硅烷偶聯(lián)劑的用量計算關(guān)系是：
硅烷偶聯(lián)劑用量（g）=粉體質(zhì)量（g）×粉體表面積（m2/g）/硅烷偶聯(lián)劑的覆蓋面積（m2/g）
5、偶聯(lián)劑改性硅微粉應用案例
硅微粉有機改性部分改性劑種類(lèi)、改性基料及應用體系如下。
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