中國粉體網訊 硅微粉作為一種典型的無機填料，具有“三高”（高絕緣性、高熱傳導、高熱穩定性）、“三低”（低熱膨脹系數、低介電常數、低原料成本）、“兩耐”（耐酸堿性、耐磨性）的優良特性，應用廣泛，備受關注。
硅微粉在超細粉碎的過程中，由于比表面積的不停增大，經過超細粉碎的硅微粉表面會暴露大量羥基（-OH）,從而使硅微粉的極性增強、使它在實際應用中具有較高的表面能，而且由于靜電的存在導致顆粒之間容易發生團聚且不易分散。除此之外，硅微粉表面羥基的存在也使其具有親水性，阻礙了其在有機高分子介質中的分散。因此需要對硅微粉進行表面改性。
包覆改性
包覆改性主要是利用硅微粉表面以及高分子材料的結構中官能團的特點在硅微粉的表面進行包覆。在經過包覆改性后，硅微粉表面會形成一層有機高分子材料的薄膜，通過此“薄膜”達到對硅微粉表面改性的目的。
包覆改性有兩種對粉體表面進行處理的方法，包括冷法改性和熱法改性，為了保證改性的高效進行，在包覆改性之前都需要對硅微粉進行清洗和干燥處理。
冷法就是在室溫的狀態下進行，先將環氧樹脂與硅微粉充分混合，再加入改性所需要的有機溶劑，在混合的過程中溶劑會慢慢揮發，直到將所加入的溶劑揮發完全，再經過過濾和干燥即可獲得所需要的改性產品。冷法改性的過程中會使用大量的有機溶劑，所以冷法改性很難應用在工業上的大規模生產，生產成本高且改性效率低。
熱法改性就是先對硅微粉進行預處理，將其加熱到120~140℃，再與樹脂混合，其中樹脂的用量一般為硅微粉質量的2%~5%。樹脂會被加熱過的硅微粉軟化，由此會包覆在硅微粉的表面，隨著溫度的降低，樹脂會變黏而包覆在硅微粉表面，此時加入一種固化劑（烏洛托品）以及硬脂酸鈣并且混合均勻，該做法可以防止硅微粉的結塊，然后經過冷卻篩分后即可得到改性后的硅微粉。該方法的包覆效果較好，適合大量生產，但其工藝較復雜難控制。
干法改性
與包覆改性相比，干法改性在粉體的表面改性領域應用較廣，將待改性的粉體加入高速攪拌機，根據粉體的不同，將攪拌機升高至不同的溫度，然后將事先配置好的改性劑加入攪拌機中，從而完成對粉體的表面改性。
干法改性工藝簡單，生產成本低，是目前國內硅微粉表面改性的主要方式，適合于微米級別硅微粉。
濕法改性
濕法改性是指在液相條件下對硅微粉表面進行潤濕，降低表面的結合能，然后加入一定量的表面改性劑和助劑，在一定溫度下攪拌分散，實現硅微粉的表面改性。濕法改性工藝能使硅微粉與改性劑更容易分散并更加充分的結合，改性更均勻，但后續需要脫水作業，工藝流程復雜且能耗高，更適合粒徑小于５μｍ的超細硅微粉改性。此外，濕法改性過程中還應考慮改性劑的水溶性，因為只有水溶性較好的改性劑才能更好地分散并與硅微粉表面Si—OH基作用。
復合改性工藝
復合改性工藝是指粉體在細磨粉碎過程中加入改性劑，可以完成粉體的粉碎與改性一體化的工藝。復合改性的工藝流程較為簡單，操作簡便，而且改性劑的存在可以提升研磨介質的粉碎能力，因此可以提高粉碎及改性效率。
改性劑在選擇的過程中，應根據改性劑的結構、性質、改性機理以及填充材料基料的性質進行確定。
目前硅微粉表面改性最常使用的改性劑為硅烷偶聯劑。它是一種含有２種以上不同化學性質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。
硅烷偶聯劑改性硅微粉機理圖
另一方面，硅烷偶聯劑價格相對較高，且單一改性劑的改性效果往往不理想。將不同方法結合進行復合改性，發揮多種改性劑的協同作用，成為硅微粉表面改性的主要研究方向。如王冬至等使用甲基三甲氧基硅烷、丙基三甲氧基硅烷制成復配改性劑，在硅微粉表面接枝大量氨基，大大提高了改性后硅微粉接觸角。改性后的硅微粉應用于制備環氧樹脂基復合材料，其與樹脂基體界面結合更牢固，明顯提高了復合材料的力學性能。所制備得到的改性硅微粉為電子封裝行業生產成本的降低和性能的提高提供了技術基礎。并且該方法操作簡單，效率高，其他復配材料使用少。
未來，隨著電子信息技術的發展，對硅微粉的要求越來越高。結合下游基料的性質選擇或開發新型專用改性劑，并深入研究改性劑的改性機理，將是硅微粉表面改性領域的重要課題。
參考資料：
高佳齊.環氧塑封料用硅微粉的超細粉碎及改性研究
錢晨光等.硅微粉表面改性及其應用研究進展
國家知識產權局
（中國粉體網編輯整理/黑金）
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