硅烷被廣泛用作偶聯劑和增粘劑，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、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。
1、硅烷化學與填料處理
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、環氧、甲基丙烯酰氧基或乙烯基。硅烷偶聯劑作用于無機基底與有機材料的界面上，使兩種類似的材料發生鍵合或偶合（如圖1）。
分散助劑，如硅烷與含有烷氧官能性的硅氧烷，通過預處理或原位共混( 與樹脂或橡膠混煉過程中) 可以應用于礦物填料。在這兩種情況下，分散助劑與填料發生兩種基本反應：水解和縮合（如圖2）。
水解后硅烷醇基與無機表面的金屬羥基配位，生成環氧鍵并脫水（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生化學反應。其它的金屬羥基也具有化學活性，只是反應程度更低，通常通過處理提高化學反應活性。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的順序為：碳（各種類型），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，道康寧還開發了Z-6173 填料分散助劑，以應對礦物填料生產商、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劑許多相同的屬性，而且包括額外的優點。這些性質有：低黏度液體，易于使用；與傳統硅烷偶聯劑相比，產生的副產品甲醇更少，導致更少的揮發性有機化合物；應用時的活化沸點高，損失少；無機礦物表明疏水（提高填料在有機母體中的相容性）；價值提高。
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測：加速或減緩浸潤聚合物母體形成聚集體的動力學；降低聚集體粘合力，減少破壞聚集體所需的流體力學應力，限制再聚集現象；產生顯著影響本體性能的界面；選擇硅烷的有機官能度可以實現對加工—性能這對矛盾的優化。
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發中，并有商業產品可供使用來滿足許多不同的需求。在包括位于比利時Seneffe 的表面與界面解決方案中心等全球專業技術的支持下，道康寧一直引領硅烷技術和材料基本理解的發展。道康寧能幫助優化填料在聚合物母體中的性能，為用戶提供解決方案。
作者：道康寧公司 Scott Miller，Pierre Chevalier
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