一、作用机制：为何二甲基硅油能改善 PP 疏水性？

1. 分子结构特性
   二甲基硅油的化学结构为重复的 “-Si (CH₃)₂-O-” 单元，分子链柔顺且表面能极低（约 20-22 mN/m），远低于 PP 的表面能（约 30-35 mN/m）。当它与 PP 结合时，硅油分子易在材料表面富集，形成一层低表面能的 “疏水膜”，减少水分子与材料表面的亲和力。
2. 与 PP 的相容性
   PP 是非极性高分子，二甲基硅油同样为非极性（硅氧链骨架 + 甲基侧链），两者相容性较好（尤其在熔融状态下）。这使得硅油可通过共混或表面扩散均匀分布在 PP 基体中，或在表面形成连续覆盖层，从而稳定发挥疏水作用。

二、疏水性改善效果：具体表现如何？

• 纯 PP 的水接触角约为 90°-100°（弱疏水）；
• 加入二甲基硅油后，接触角可提升至105°-120°（中等疏水），部分工艺下甚至更高。

• 水分子在材料表面更易形成 “球状” 滚落，减少吸附；
• 抗沾水性增强，如减少液体残留、降低表面潮湿后的细菌附着风险。

三、影响效果的关键因素

1. 添加方式
   • 熔融共混：将硅油与 PP 在熔融状态下混合，硅油可均匀分散在基体中，并随材料成型逐渐迁移至表面（因表面能更低，倾向于富集在界面）。此方式效果持久，疏水层不易脱落，但需控制分散均匀性。
   • 表面涂覆：直接将硅油涂覆在 PP 制品表面，可快速形成高疏水层（接触角可瞬间提升至 110° 以上），但附着力较差，长期使用易因摩擦、洗涤而失效。
   • 接枝改性：通过化学方法将硅油链段接枝到 PP 分子上（需催化剂辅助），可形成稳定的 “永久疏水层”，效果最佳但工艺复杂、成本高。
2. 硅油用量
   • 存在 “临界值”：低用量（如 0.5%-2%）时，随用量增加，接触角显著上升（因表面硅油富集量增加）；
   • 过量添加（如超过 5%）：接触角提升趋于平缓，甚至因硅油团聚导致表面不均匀，反而略微下降。同时，过量硅油可能导致 PP 力学性能下降（如拉伸强度、冲击强度降低），因硅油起 “增塑” 作用，破坏 PP 分子链的相互作用。
3. 工艺条件
   • 共混时的温度和剪切力：温度过高可能导致硅油挥发，剪切不足则分散不均；
   • 成型后的热处理：适当加热（如 60-80℃）可促进硅油向表面迁移，进一步提升疏水性。

四、优势与局限性

优势

• 效果显著：少量添加即可明显提升接触角，且成本低于氟系疏水助剂；
• 工艺简单：熔融共混可直接融入 PP 常规加工流程（如注塑、挤出），无需复杂设备；
• 附加功能：同时改善 PP 的润滑性、脱模性和耐高低温性（硅油耐温范围 - 50℃至 200℃以上）。

局限性

• 对其他性能的影响：过量添加可能导致 PP 表面发粘、力学性能下降，或影响后续印刷、粘合等二次加工（因硅油层阻碍界面结合）；
• 耐久性限制：共混时硅油可能随时间缓慢迁移至表面（尤其在高温或溶剂环境中），长期使用后疏水效果可能略有衰减；
• 无法实现超疏水：单纯依赖硅油难以达到接触角＞150° 的超疏水状态（需结合微纳结构设计，如与纳米粒子复配）。

五、应用建议

1. 优先选择熔融共混：在 PP 加工中添加 0.5%-3% 的二甲基硅油（具体用量需根据 PP 牌号调整），通过双螺杆挤出机混合，可兼顾疏水性与力学性能；
2. 控制工艺参数：共混温度设定为 180-200℃（避免硅油挥发），剪切速率适中（确保分散均匀）；
3. 复合改性增效：若需更高疏水性，可将硅油与纳米 SiO₂、TiO₂等复配（纳米粒子构建微结构，硅油降低表面能），接触角可提升至 130° 以上。

总结

二甲基硅油是改善 PP 疏水性的高效助剂，通过降低表面能和表面富集效应，可显著提升 PP 的水接触角（通常提升 10°-20°），且工艺简单、成本可控。实际应用中需通过优化用量和工艺，平衡疏水性与材料的力学性能、加工性能，以达到最佳效果。