有機(jī)改性是利用有機(jī)物中的官能團(tuán)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(yīng)來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(xì)介紹一下硅微粉改性常用偶聯(lián)劑的種類、原理、選擇原則、用量及應(yīng)用案例。
1、偶聯(lián)劑的種類
目前，硅微粉最常用的有機(jī)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，改性效果通常較好，但價格稍貴。
部分研究者采用鋁酸酯、鈦酸酯、硬脂酸等價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(jié)合經(jīng)濟(jì)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(fù)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(jī)理
（1）硅烷偶聯(lián)劑
硅微粉表面改性最常使用的有機(jī)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(tuán)低分子有機(jī)硅化合物，其分子結(jié)構(gòu)含有與有機(jī)聚合物作用的官能團(tuán)（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(jī)高分子聚合物緊密結(jié)合起來。
目前，比較成熟的作用機(jī)理是化學(xué)鍵結(jié)合理論。此理論認(rèn)為，硅烷偶聯(lián)劑的2種不同性質(zhì)的基團(tuán)，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(jī)聚合物的官能團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)，從而實現(xiàn)硅烷偶聯(lián)劑與有機(jī)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)過水解、縮合、形成氫鍵、形成共價鍵4個過程，分別為：
?、偎狻９柰榕悸?lián)劑中與Si相連的3個水解基進(jìn)行水解形成硅醇。
②縮合。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鍵。在加熱的過程中，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共價鍵，成為連接樹脂或有機(jī)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(jī)理是鈦酸酯分子結(jié)構(gòu)中親無機(jī)基團(tuán)（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、陽離子基、雙官能團(tuán)等幾十種，從應(yīng)用角度來說是具有很強(qiáng)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試驗預(yù)選，并應(yīng)根據(jù)硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及與硅微粉作用的機(jī)理，同時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(yīng)的效果等。
另外，如選擇了兩種以上的偶聯(lián)劑，還應(yīng)認(rèn)真的考慮哪一種偶聯(lián)劑先加或后加的問題。
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（如Si-OH）數(shù)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(dāng)改性劑用量過小時，導(dǎo)致硅微粉表面的活化程度不高；當(dāng)改性劑用量過大時，不僅會造成改性成本的增加，而且會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(jī)聚合物之間的界面形成薄弱層，導(dǎo)致無法發(fā)揮單分子的橋梁作用。
硅烷偶聯(lián)劑的用量是根據(jù)粉體的比表面積所占的反活性點（如Si-OH）的數(shù)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。
一般硅微粉類礦物粉體的Si-OH含量為4-12個/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(yīng)，要影響到計算用量的準(zhǔn)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(yīng)用案例
硅微粉有機(jī)改性部分改性劑種類、改性基料及應(yīng)用體系如下。
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