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（来源：链塑网）
硅烷用途广泛！它们在橡胶和塑料配方中充当填料的偶联剂和分散剂，在聚丙烯合成中作为聚合改性剂，还可作为聚乙烯均聚物与共聚物的交联剂。凭借独特的性能，硅烷被用于提升塑料和橡胶行业的加工性能与产品表现。
本指南将将重点介绍硅烷作为分散剂的优势及选型要点。您将更易理解硅烷在塑料和橡胶中的生效机制，并学会如何选择最适合自身应用的硅烷类型。
硅烷的化学结构
硅烷是一种中心硅原子连接两种基团的分子：烷氧基团和有机官能团。
硅烷的通用结构如下：
Y-R-Si-X₃
其中：
X 代表可水解的烷氧基（甲氧基、乙氧基或乙酰氧基）；
Y 代表通过烷基桥 R 连接至硅原子的有机官能团（氨基、乙烯基、环氧基、甲基丙烯酰基等）。
这两类基团具有不同的反应活性，可实现顺序反应。
在此基础上，下一步我们将探讨硅烷如何改善填充塑料和弹性体中的分散性。
硅烷作为分散剂
分散剂用于促进并稳定填料或颜料等固体配料在聚合物（或液态树脂）基体中的分散。更好的分散意味着更佳的加工性能和更优异的材料性能！
硅烷正是这样一种助剂，它有助于提升加工效率或产品性能，并具备成本优势。
以下将概述硅烷如何改善颜料和填料在塑料中的分散性，以及它们如何帮助提升材料加工性能与表现。
硅烷的分散机理
在对填料或颜料进行硅烷处理时，填料或颜料的官能团（如羟基）会与硅烷的烷氧基发生反应，形成硅烷功能化表面。
通过聚合物与硅烷有机官能团之间的特异性相互作用或化学反应，填料表面得以功能化，从而提升与聚合物基体的相容性。硅烷的官能团选择需与聚合物基体相匹配。
硅烷处理还能形成“保护层”，防止颗粒再次团聚。下图展示了有机硅烷处理矿物表面的过程：
硅烷表面处理示意图（图片来源：www.azom.com）
硅烷分散剂的优势
在填充热塑性塑料、橡胶或热固性塑料配方中使用硅烷分散剂，可带来多重优势，最终转化为更易加工和/或更优的产品性能。在生产母料时，使用经硅烷处理的颜料可实现更高的颜料填充量或更快的生产效率。
使用硅烷作为分散剂具有显著的性能和成本优势。
了解硅烷分散剂为材料提供的各项优势，或点击具体优势以解决对应问题：
更优的分散性与润湿性
降低填充液态树脂的粘度
减少树脂固化抑制
改善电学性能
01
更优的分散与润湿性
使用硅烷分散剂可显著提升填料和颜料在聚合物体系中的分散性（适用于热固性塑料、热塑性塑料甚至橡胶弹性体网络）。
这得益于填料表面的改性，使其与聚合物基体更相容，并提升填料的润湿性。例如XIAMETER™ Z-6070硅烷还能形成“保护层”，最大程度减少颗粒再团聚，并屏蔽表面对树脂固化和电学性能的影响。
对热塑性塑料体系，改善分散性可带来：
更易添加填料或颜料（更高填充量、更宽加工窗口）
更低材料粘度
减少表面缺陷
更优机械性能
颜料更佳遮盖力（如钛白粉TiO₂）
对液态树脂体系，改善分散性通常意味着减少气泡残留、降低浆料粘度，从而使模塑时流动性更佳，并可提高低成本填料的使用比例。
02
降低粘度
向熔融聚合物中添加填料往往会提高混合物的熔体粘度。粘度升高取决于多种参数，如：
熔融聚合物的粘度
填料浓度
聚合物与填料间的润湿质量
颗粒粒径分布
用硅烷处理填料颗粒可改善聚合物对填料的润湿性，帮助填料保持良好分散，从而使复合物粘度低于使用未处理填料的情况。这有助于提升加工性能、提高产量、改善表面质量，并增加母料中的填料填充量。
硅烷处理的填料和颜料可实现更高产量、更佳表面质量及更高填充量
下图展示了在80% TiO₂填充的PE/TiO₂母料生产过程中，硅烷处理对熔体温度和扭矩百分比的影响：
硅烷处理的TiO₂实现更低扭矩与更高产量
03
减少固化抑制
已知填料会对热固性树脂的固化体系产生不同程度的抑制效应。使用硅烷作为分散剂可降低这种固化抑制。
在聚酯和环氧树脂中对填料进行硅烷处理，常能克服由固化放热曲线显示的固化抑制问题（见下图）。通常最有效的硅烷分散剂往往能实现最高的放热峰值。
放热峰最高的硅烷通常为最有效的分散剂
04
改善电学性能
硅烷分散剂提升电学性能的能力在下表中以石英填充的环氧树脂为例展示：
未填充的环氧树脂即使经过沸水老化72小时，仍表现出良好的电学性能、介电常数和损耗因子。然而，添加石英填料后，石英的亲水表面导致在沸水测试中电学性能严重下降。使用XIAMETER™ OFS-6040、OFS-6011或OFS-6070硅烷处理后，石英填充复合材料电学性能保持率显著提高。
硅烷分散剂处理填料
矿物填料已成为有机聚合物日益重要的添加剂和改性剂。硅烷天然适合处理矿物表面，以提升其在聚合物中的分散性。
硅烷分散剂在矿物处理中的不同应用包括：
硅烷处理填料的优势：
01
钛白粉（TiO₂）处理
TiO₂是塑料中最常用的白色颜料，具有优异的白度、遮盖力和耐紫外线性。大多数混料商和母料生产商都需要以下特性来保持高质量标准和价格竞争力。
含TiO₂材料或母料的关键要求：
为实现这些要求，TiO₂常用XIAMETER™ OFS-6070硅烷等分散剂处理。
使用硅烷处理的TiO₂可同时提升TiO₂分散性及TiO₂填充塑料的性能。
下图展示了在80% TiO₂填充的PE/TiO₂母料生产中，硅烷处理如何降低混炼机的熔体温度和所需扭矩：
硅烷处理填料降低混炼机熔体温度与扭矩
02
滑石粉处理
滑石粉是一种片状填料，常用作聚烯烃（PE、PP、EVA）、苯乙烯类聚合物及部分工程塑料的增强剂。它用于提高热变形温度（HDT）和刚度，并能降低蠕变、收缩率和线膨胀系数（CLTE）。
为实现这些效果，滑石粉常用XIAMETER™ OFS-6070硅烷等分散剂处理。
使用硅烷处理的滑石粉可提升其分散性及滑石粉填充塑料的性能。
03
硅灰石处理
硅灰石是一种白色针状填料，可为PP或PA等热塑性塑料提供良好的尺寸稳定性、耐刮擦性和优异刚度。主要应用于汽车部件，如装饰条、保险杠或仪表盘。
使用XIAMETER™ OFS-6070硅烷等分散剂处理硅灰石可实现这些性能。
经硅烷处理的硅灰石可改善分散性并提升硅灰石填充塑料的表现。
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