硅烷分散劑終極指南！附四大性能優勢與核心填料處理指南

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（來源：鏈塑網）

硅烷用途廣泛！它們在橡膠和塑料配方中充當填料的偶聯劑和分散劑，在聚丙烯合成中作為聚合改性劑，還可作為聚乙烯均聚物與共聚物的交聯劑。憑借獨特的性能，硅烷被用于提升塑料和橡膠行業的加工性能與產品表現。

本指南將將重點介紹硅烷作為分散劑的優勢及選型要點。您將更易理解硅烷在塑料和橡膠中的生效機制，并學會如何選擇最適合自身應用的硅烷類型。

硅烷的化學結構

硅烷是一種中心硅原子連接兩種基團的分子：烷氧基團和有機官能團。

硅烷的通用結構如下：

Y-R-Si-X?

其中：

• X 代表可水解的烷氧基（甲氧基、乙氧基或乙酰氧基）；

• Y 代表通過烷基橋 R 連接至硅原子的有機官能團（氨基、乙烯基、環氧基、甲基丙烯酰基等）。

這兩類基團具有不同的反應活性，可實現順序反應。

在此基礎上，下一步我們將探討硅烷如何改善填充塑料和彈性體中的分散性。

硅烷作為分散劑

分散劑用于促進并穩定填料或顏料等固體配料在聚合物（或液態樹脂）基體中的分散。更好的分散意味著更佳的加工性能和更優異的材料性能！

硅烷正是這樣一種助劑，它有助于提升加工效率或產品性能，并具備成本優勢。

以下將概述硅烷如何改善顏料和填料在塑料中的分散性，以及它們如何幫助提升材料加工性能與表現。

硅烷的分散機理

在對填料或顏料進行硅烷處理時，填料或顏料的官能團（如羥基）會與硅烷的烷氧基發生反應，形成硅烷功能化表面。

通過聚合物與硅烷有機官能團之間的特異性相互作用或化學反應，填料表面得以功能化，從而提升與聚合物基體的相容性。硅烷的官能團選擇需與聚合物基體相匹配。

硅烷處理還能形成“保護層”，防止顆粒再次團聚。下圖展示了有機硅烷處理礦物表面的過程：

硅烷表面處理示意圖（圖片來源：www.azom.com）

硅烷分散劑的優勢

在填充熱塑性塑料、橡膠或熱固性塑料配方中使用硅烷分散劑，可帶來多重優勢，最終轉化為更易加工和/或更優的產品性能。在生產母料時，使用經硅烷處理的顏料可實現更高的顏料填充量或更快的生產效率。

使用硅烷作為分散劑具有顯著的性能和成本優勢。

了解硅烷分散劑為材料提供的各項優勢，或點擊具體優勢以解決對應問題：

• 更優的分散性與潤濕性

• 降低填充液態樹脂的粘度

• 減少樹脂固化抑制

• 改善電學性能

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更優的分散與潤濕性

使用硅烷分散劑可顯著提升填料和顏料在聚合物體系中的分散性（適用于熱固性塑料、熱塑性塑料甚至橡膠彈性體網絡）。

這得益于填料表面的改性，使其與聚合物基體更相容，并提升填料的潤濕性。例如XIAMETER? Z-6070硅烷還能形成“保護層”，最大程度減少顆粒再團聚，并屏蔽表面對樹脂固化和電學性能的影響。

填料經硅烷處理與未處理對比示意圖

對熱塑性塑料體系，改善分散性可帶來：

• 更易添加填料或顏料（更高填充量、更寬加工窗口）

• 更低材料粘度

• 減少表面缺陷

• 更優機械性能

• 顏料更佳遮蓋力（如鈦白粉TiO?）

對液態樹脂體系，改善分散性通常意味著減少氣泡殘留、降低漿料粘度，從而使模塑時流動性更佳，并可提高低成本填料的使用比例。

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降低粘度

向熔融聚合物中添加填料往往會提高混合物的熔體粘度。粘度升高取決于多種參數，如：

• 熔融聚合物的粘度

• 填料濃度

• 聚合物與填料間的潤濕質量

• 顆粒粒徑分布

用硅烷處理填料顆粒可改善聚合物對填料的潤濕性，幫助填料保持良好分散，從而使復合物粘度低于使用未處理填料的情況。這有助于提升加工性能、提高產量、改善表面質量，并增加母料中的填料填充量。

硅烷處理的填料和顏料可實現更高產量、更佳表面質量及更高填充量

下圖展示了在80% TiO?填充的PE/TiO?母料生產過程中，硅烷處理對熔體溫度和扭矩百分比的影響：

硅烷處理的TiO?實現更低扭矩與更高產量

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減少固化抑制

已知填料會對熱固性樹脂的固化體系產生不同程度的抑制效應。使用硅烷作為分散劑可降低這種固化抑制。

在聚酯和環氧樹脂中對填料進行硅烷處理，常能克服由固化放熱曲線顯示的固化抑制問題（見下圖）。通常最有效的硅烷分散劑往往能實現最高的放熱峰值。

放熱峰最高的硅烷通常為最有效的分散劑

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改善電學性能

硅烷分散劑提升電學性能的能力在下表中以石英填充的環氧樹脂為例展示：

未填充的環氧樹脂即使經過沸水老化72小時，仍表現出良好的電學性能、介電常數和損耗因子。然而，添加石英填料后，石英的親水表面導致在沸水測試中電學性能嚴重下降。使用XIAMETER? OFS-6040、OFS-6011或OFS-6070硅烷處理后，石英填充復合材料電學性能保持率顯著提高。

硅烷分散劑處理填料

礦物填料已成為有機聚合物日益重要的添加劑和改性劑。硅烷天然適合處理礦物表面，以提升其在聚合物中的分散性。

硅烷分散劑在礦物處理中的不同應用包括：

硅烷處理填料的優勢：

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鈦白粉（TiO?）處理

TiO?是塑料中最常用的白色顏料，具有優異的白度、遮蓋力和耐紫外線性。大多數混料商和母料生產商都需要以下特性來保持高質量標準和價格競爭力。

含TiO?材料或母料的關鍵要求：

為實現這些要求，TiO?常用XIAMETER? OFS-6070硅烷等分散劑處理。

使用硅烷處理的TiO?可同時提升TiO?分散性及TiO?填充塑料的性能。

下圖展示了在80% TiO?填充的PE/TiO?母料生產中，硅烷處理如何降低混煉機的熔體溫度和所需扭矩：

硅烷處理填料降低混煉機熔體溫度與扭矩

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滑石粉處理

滑石粉是一種片狀填料，常用作聚烯烴（PE、PP、EVA）、苯乙烯類聚合物及部分工程塑料的增強劑。它用于提高熱變形溫度（HDT）和剛度，并能降低蠕變、收縮率和線膨脹系數（CLTE）。

為實現這些效果，滑石粉常用XIAMETER? OFS-6070硅烷等分散劑處理。

使用硅烷處理的滑石粉可提升其分散性及滑石粉填充塑料的性能。

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硅灰石處理

硅灰石是一種白色針狀填料，可為PP或PA等熱塑性塑料提供良好的尺寸穩定性、耐刮擦性和優異剛度。主要應用于汽車部件，如裝飾條、保險杠或儀表盤。

使用XIAMETER? OFS-6070硅烷等分散劑處理硅灰石可實現這些性能。

經硅烷處理的硅灰石可改善分散性并提升硅灰石填充塑料的表現。