为探索

γ

-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTS)水解程度对纳米二氧化硅接枝机理的影响，采用基于密度泛函理论(DFT)的量子化学方法，选择合适的泛函和合理的模型，系统研究了MPTS及其不同水解程度产物的反应活性及与纳米二氧化硅的接枝机理，为纳米二氧化硅改性工艺优化及改性效果的提升提供重要理论基础。结果表明：经数据对比确定GGA-PBE泛函优化后的纳米二氧化硅团簇模型为最合理模型。

二氧化硅表面硅羟基中的氧原子为亲核活性中心，氢原子为亲电活性中心，MPTS及其水解产物中氧原子为亲核活性中心，硅原子为亲电活性中心。水解引起LUMO轨道向硅原子偏移，硅原子亲电指数提高，而HOMO轨道向氧原子偏移，氧原子的亲核指数提高，引起MPTS水解产物更容易受到二氧化硅表面硅羟基攻击，进而提高了接枝反应活性。MPTS的水解降低了接枝反应的活化能，不同水解程度产物接枝反应活化能(Ea)顺序为M0＞M3＞M1＞M2(M0、M1、M2和M3分别表示MPTS及其一级、二级和三级水解产物)，接枝反应属于SN2亲核取代，且为放热反应。M0、M1和M2都是通过脱醇机理发生接枝反应，空间位阻效应和偶联剂中心硅原子的亲电性能为反应主要控制因素，而M3是通过脱水机理发生接枝反应。

引言

纳米二氧化硅又称白炭黑，被广泛应用于微电子、生物医药工程、复合材料、吸附材料等领域。随着“绿色轮胎”的发展，纳米二氧化硅正在逐渐取代炭黑成为轮胎工业重要的补强填料，但纳米二氧化硅表面富含极性硅羟基(Si—OH)、比表面积较高，容易团聚，需用硅烷偶联剂对其进行表面改性。纳米二氧化硅改性效果不仅影响混炼胶的加工性能，对硫化橡胶的动态及静态力学性能也有很大影响。纳米二氧化硅改性机理的研究是有效调控纳米二氧化硅改性效果，优化改性工艺的基础。

目前，对硅烷偶联剂改性纳米二氧化....