一、作用機制：為何二甲基硅油能改善 PP 疏水性？

1. 分子結構特性
   二甲基硅油的化學結構為重復的 “-Si (CH?)?-O-” 單元，分子鏈柔順且表面能極低（約 20-22 mN/m），遠低于 PP 的表面能（約 30-35 mN/m）。當它與 PP 結合時，硅油分子易在材料表面富集，形成一層低表面能的 “疏水膜”，減少水分子與材料表面的親和力。
2. 與 PP 的相容性
   PP 是非極性高分子，二甲基硅油同樣為非極性（硅氧鏈骨架 + 甲基側鏈），兩者相容性較好（尤其在熔融狀態下）。這使得硅油可通過共混或表面擴散均勻分布在 PP 基體中，或在表面形成連續覆蓋層，從而穩定發揮疏水作用。

二、疏水性改善效果：具體表現如何？

• 純 PP 的水接觸角約為 90°-100°（弱疏水）；
• 加入二甲基硅油后，接觸角可提升至105°-120°（中等疏水），部分工藝下甚至更高。

• 水分子在材料表面更易形成 “球狀” 滾落，減少吸附；
• 抗沾水性增強，如減少液體殘留、降低表面潮濕后的細菌附著風險。

三、影響效果的關鍵因素

1. 添加方式
   • 熔融共混：將硅油與 PP 在熔融狀態下混合，硅油可均勻分散在基體中，并隨材料成型逐漸遷移至表面（因表面能更低，傾向于富集在界面）。此方式效果持久，疏水層不易脫落，但需控制分散均勻性。
   • 表面涂覆：直接將硅油涂覆在 PP 制品表面，可快速形成高疏水層（接觸角可瞬間提升至 110° 以上），但附著力較差，長期使用易因摩擦、洗滌而失效。
   • 接枝改性：通過化學方法將硅油鏈段接枝到 PP 分子上（需催化劑輔助），可形成穩定的 “永久疏水層”，效果最佳但工藝復雜、成本高。
2. 硅油用量
   • 存在 “臨界值”：低用量（如 0.5%-2%）時，隨用量增加，接觸角顯著上升（因表面硅油富集量增加）；
   • 過量添加（如超過 5%）：接觸角提升趨于平緩，甚至因硅油團聚導致表面不均勻，反而略微下降。同時，過量硅油可能導致 PP 力學性能下降（如拉伸強度、沖擊強度降低），因硅油起 “增塑” 作用，破壞 PP 分子鏈的相互作用。
3. 工藝條件
   • 共混時的溫度和剪切力：溫度過高可能導致硅油揮發，剪切不足則分散不均；
   • 成型后的熱處理：適當加熱（如 60-80℃）可促進硅油向表面遷移，進一步提升疏水性。

四、優勢與局限性

優勢

• 效果顯著：少量添加即可明顯提升接觸角，且成本低于氟系疏水助劑；
• 工藝簡單：熔融共混可直接融入 PP 常規加工流程（如注塑、擠出），無需復雜設備；
• 附加功能：同時改善 PP 的潤滑性、脫模性和耐高低溫性（硅油耐溫范圍 - 50℃至 200℃以上）。

局限性

• 對其他性能的影響：過量添加可能導致 PP 表面發粘、力學性能下降，或影響后續印刷、粘合等二次加工（因硅油層阻礙界面結合）；
• 耐久性限制：共混時硅油可能隨時間緩慢遷移至表面（尤其在高溫或溶劑環境中），長期使用后疏水效果可能略有衰減；
• 無法實現超疏水：單純依賴硅油難以達到接觸角＞150° 的超疏水狀態（需結合微納結構設計，如與納米粒子復配）。

五、應用建議

1. 優先選擇熔融共混：在 PP 加工中添加 0.5%-3% 的二甲基硅油（具體用量需根據 PP 牌號調整），通過雙螺桿擠出機混合，可兼顧疏水性與力學性能；
2. 控制工藝參數：共混溫度設定為 180-200℃（避免硅油揮發），剪切速率適中（確保分散均勻）；
3. 復合改性增效：若需更高疏水性，可將硅油與納米 SiO?、TiO?等復配（納米粒子構建微結構，硅油降低表面能），接觸角可提升至 130° 以上。

總結

二甲基硅油是改善 PP 疏水性的高效助劑，通過降低表面能和表面富集效應，可顯著提升 PP 的水接觸角（通常提升 10°-20°），且工藝簡單、成本可控。實際應用中需通過優化用量和工藝，平衡疏水性與材料的力學性能、加工性能，以達到最佳效果。