六甲基二硅氮烷（HMDS）處理疏水型氣相二氧化硅機理、性能和前景

氣相二氧化硅（FumedSilica），又稱氣相法白炭黑，是一種通過硅鹵化物（如四氯化硅）在氫氧焰中高溫水解生成的納米級無定形二氧化硅粉體。因其獨特的高比表面積、納米粒徑、三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及表面豐富的硅羥基（Si–OH），在眾多工業(yè)領(lǐng)域中被廣泛用作增稠劑、觸變劑、防沉劑、補強填料等。然而，未經(jīng)處理的氣相二氧化硅表面富含親水性羥基，使其在非極性或弱極性體系中分散性差，限制了其在疏水體系中的應(yīng)用。為此，工業(yè)上常采用有機硅烷類改性劑對其進行表面疏水化處理，其中六甲基二硅氮烷（HMDS）是最常用的改性劑之一。

六甲基二硅氮烷（HMDS）的分子式為[(CH?)?Si]?NH，其在氣相二氧化硅表面的改性反應(yīng)本質(zhì)上是硅羥基與HMDS之間的縮合反應(yīng)。該反應(yīng)將氣相二氧化硅表面的親水性羥基（–OH）轉(zhuǎn)化為疏水性的三甲基硅氧基（–OSi(CH?)?），同時釋放出氨氣。通過控制HMDS的用量、反應(yīng)溫度、時間及原料比表面積，可實現(xiàn)不同程度的表面覆蓋，從而調(diào)控最終產(chǎn)品的疏水性能、碳含量及比表面積等關(guān)鍵指標(biāo)。

工業(yè)上通常以不同比表面積的親水型氣相二氧化硅為原料，經(jīng)HMDS處理后獲得一系列性能各異的疏水型產(chǎn)品。根據(jù)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可歸納如下：

比表面積150m2/g的親水型氣相二氧化硅：經(jīng)HMDS處理后可得HB-612與HB-615。兩者理化指標(biāo)基本一致，但HB-615的碳含量更高，表明其表面處理程度更高，疏水性與觸變性更優(yōu)。

比表面積200m2/g的原料：處理后得到HB-620；若進行深度改性（即更高HMDS用量或更充分反應(yīng)），則獲得HB-132。值得注意的是，HB-132的氮吸附比表面積低于HB-620，但碳含量更高，說明深度改性雖部分堵塞孔隙、降低比表面積，卻顯著提升了疏水性。

比表面積400m2/g的高比表面積原料：經(jīng)HMDS處理后得到HB-630。該產(chǎn)品在所有HMDS改性產(chǎn)品中具有最高的比表面積和碳含量，兼具優(yōu)異的分散性、透明性和疏水性。

由于這些特性上的差異，匯富納米不同型號在應(yīng)用上會有所不同。

HB-612適用于室溫硫化(RTV)硅橡膠、膠粘劑和密封膠、涂料、油墨、粉末涂料等行業(yè)，可作為室溫硫化(RTV)硅橡膠的增稠觸變劑和補強劑使用，其疏水性能賦予室溫硫化硅橡膠良好的保質(zhì)期，在涂料、油墨中發(fā)揮防沉降、防流掛、觸變控制等作用，并提高粉末涂料的自由流動性、防止結(jié)塊。HB-615在HB-612應(yīng)用基礎(chǔ)上，由于疏水性、觸變性更為出色和穩(wěn)定，在彈性體、調(diào)色劑、熱硫化(HTV)、液體硅橡膠(LSR)中作用顯著，是膠粘劑和密封膠中良好的補強劑和流變控制劑，是優(yōu)異的彈性體的補強填料,可防止熱硫化(HTV)硅橡膠結(jié)構(gòu)化，提高色素的均勻性及穩(wěn)定性。

HB-620適用于熱硫化(HTV)硅橡膠和液體硅橡膠(LSR)，涂料和油墨、膠粘劑和密封膠、粉末涂料等行業(yè)，具有出色的疏水性和穩(wěn)定的觸變性，可作為熱硫化(HTV)硅橡膠的補強劑,防止結(jié)構(gòu)化，在涂料、油墨中發(fā)揮防沉降、防流掛、觸變作用，是膠粘劑和密封膠中良好的疏水性和流變控制原料，可提高粉末涂料的自由流動性，防止結(jié)塊。HB-132在硅橡膠、膠粘劑和密封劑、消泡劑、調(diào)色劑中應(yīng)用廣泛，由于其具有極低增稠效果和極佳的可操作性，可使其在聚合物中有很高的填充量，HB-132非常適用于低增稠高觸變的體系，在應(yīng)用于硅橡膠填充量時有極佳的補強性能,在自流平的單組份、室溫硫化(RTV-1)硅橡膠、雙組份室溫硫化(RTV-2K)、硅橡膠以及液體硅橡膠(LSR)中作用顯著，還可提高粉末涂料的自由流動性。

HB-630則適用于彈性體,尤其是熱硫化(HTV)、硅橡膠和液體硅橡膠(LSR)、涂料和油墨體系、消泡劑、打印機碳粉等領(lǐng)域，具有高比表面積、小粒徑和良好的分散均勻性,具備更高的透明性、超高的疏水性和穩(wěn)定的觸變性，可作為熱硫化(HTV)硅橡膠和液體硅橡膠(LSR)的補強劑應(yīng)用，在涂料、油墨中發(fā)揮防沉降、防流掛、觸變等作用，賦予消泡劑良好的消泡能力和抑泡能力，提高碳粉的自由流動性,均勻性及穩(wěn)定性。

隨著高端制造、新能源、電子封裝等領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅芤蟮牟粩嗵嵘杷蜌庀喽趸枵呒兌取⒏咄该鳌⒌驮龀怼⒍ㄖ苹较虬l(fā)展。六甲基二硅氮烷（HMDS）改性技術(shù)為氣相二氧化硅的功能化提供了高效路徑。通過調(diào)控原料比表面積與改性深度，可精準(zhǔn)設(shè)計出滿足不同應(yīng)用場景需求的疏水型產(chǎn)品。從HB-612到HB-630，系列產(chǎn)品覆蓋了從通用型到高性能的全譜系應(yīng)用，充分體現(xiàn)了“結(jié)構(gòu)決定性能、工藝決定功能”的材料科學(xué)邏輯。未來，隨著納米材料表征技術(shù)與表面化學(xué)研究的深入，HMDS改性氣相二氧化硅將在更多高附加值領(lǐng)域展現(xiàn)其不可替代的價值。