有機硅表面活性劑多行業應用

來源：作者：人氣：-發表時間：2023-06-27 09:35:00【大中小】

有機硅表面活性劑的主鏈由柔軟的Si-O鍵組成，這使得它既不親水也不親油，因此適用于水溶液以及普通碳氫表面活性劑無法應用于的非水介質。此外，有機硅表面活性劑的甲基排列在界面上，可以將表面張力降低到約20mN/m左右，而普通碳氫表面活性劑的亞甲基排列在界面上，只能將表面張力降低到約30mN/m左右。

有機硅表面活性劑的性質

降低表面張力的性能：優秀的表面張力降低能力。

潤濕性能：良好的潤濕特性。

消泡性和穩泡性：高效的消泡和穩泡作用。

生理惰性無毒副作用：對生物和環境友好。

乳化作用：良好的乳化性能。

良好的配伍性能：與其他物質的相容性高。

溶液的低表面張力

作為常見的有機硅表面活性劑，聚二甲基硅氧烷具有特殊的分子結構，導致分子間的弱相互作用增強。而其中的硅氧主鏈含有氧原子，使得它更容易與材料表面上的極性分子或原子團形成氫鍵作用。這些特性使得有機硅表面活性劑比普通的表面活性劑具有更好的表面活性和易布展性。

含氟表面活性劑的表面張力	14~18 mN/m
含硅非離子表面活性劑的表面張力	20~25 mN/m
烴類表面活性劑的表面張力	>25 mN/m

有機硅表面活性劑的使用條件由于硅氧鍵易被堿性裂解，因此有機硅表面活性劑更適合于在中性或弱酸、微弱堿性的條件下使用。例如：涉及到的有機硅乳液、有機硅助劑復配的農藥乳液等等。強酸或強堿性介質都易導致主鏈降解。而消泡劑、脫模劑等有機硅表面活性劑可在中性介質或有機相中，150℃條件下長期使用，也可在 200℃條件下，短期使用[1]。

合成方法

有機硅表面活性劑有多種合成方法，包括環氧基硅烷與十八烷基二甲基叔胺的加成反應、鹵烷基硅烷與十八烷基二甲基叔胺的取代反應、氨基硅烷的季銨化反應以及氨基硅烷與環氧化合物的開環反應等。其中，鹵烷基硅烷與十八烷基二甲基叔胺的取代反應是制備有機硅季銨鹽最簡便的方法。例如，長碳鏈的十八烷基二甲基叔胺與γ-氯丙基三甲氧基硅烷的取代反應是一種簡便的制備方法。

在1967年，美國的Dowcorning公司開發了有機硅表面活性劑DC-5700并申請了專利。該產品一經上市就受到用戶的喜愛，至今仍是最受歡迎的織物抗菌劑之一。有機硅表面活性劑在20世紀60年代開始被廣泛應用于各個工業領域，但其大規模快速全面發展始于20世紀80年代。

在80年代末期，山東大學硅冠公司開發了一種與DC-5700相似的有機硅表面活性劑產品，名為STU-AM101。它的分子結構式為：

邵徽等合成了新型含氟烷基季按鹽，將其作為整理劑處理后的棉織物顯示出耐久的抗菌活性和極低的臨界表面能。合成路線如下[2]：

國外此類產品層出不窮，且大多以專利形式出現。美國專利采用烯丙基縮水甘油醚含氫硅油與在酸催化作用下，制備出含環氧基團的聚硅氧烷，然后利用環氧基團與有機胺反應合成季銨鹽結構的化合物。此路線可任意改變聚硅氧烷及聚合物中環氧基的含量，還可選用不同的有機胺和季銨化試劑進行反應，合成一系列有機硅表面活性劑表面活性劑。

多行業應用：

有機硅表面活性劑在多個行業應用，包括化妝品、紡織工業、塑料聚合物和農藥助劑等領域。

化妝品應用

有機硅表面活性劑在化妝品中具有廣泛應用。大部分有機硅表面活性劑是聚有機硅氧烷的改性產品，其中的硅氧烷在個人護理品中具有潤膚作用，使皮膚柔軟、平滑且有彈性。與其他親脂性潤膚劑不同，硅氧烷不會堵塞皮膚表面的孔隙。有機硅表面活性劑具有較低的表面張力，生物惰性且對人體無毒，因此可以改善化妝品的性能。在日化行業中，有機硅表面活性劑被廣泛用作乳化劑，可用于香水、洗發水和香波中，起到乳化、起泡、分散和增溶的作用。它可以使香波產生豐富而穩定的泡沫，并具有抗靜電效果。有機硅表面活性劑對人體無副作用，能在皮膚表面形成保護膜，防止皮膚干燥，因此在配制面部和眼部化妝品時作為乳化劑和乳化穩定劑得到廣泛應用。

農藥應用

有機硅表面活性劑被廣泛用作農藥助劑，以提高農藥的效果。有機硅農藥助劑具有三硅氧烷接枝聚醚的結構，可以顯著增強農藥在農作物莖葉和昆蟲體表的潤濕、分散、展著和滲透性能，減少噴霧藥液的隨風飄移，增強抗雨水沖刷能力，提高藥效、減少用量、延長有效期，并降低水/有機溶劑的用量，以保護生態環境。

消泡劑應用

有機硅表面活性劑被用作高效消泡劑。它們具有表面張力低、表面活性高、消泡力強、熱穩定性好和化學穩定性好等特點。有機硅消泡劑可以廣泛應用于蒸餾、化工反應、發酵、涂料、造紙、印染、廢水處理等工業領域。有機硅消泡劑可以破壞泡沫并防止泡沫再次生成，從而提高生產效率和安全性。

紡織工業應用

有機硅表面活性劑在紡織工業中具有多種應用。它能改善織物的手感，提高潤濕性，防止靜電產生，并提高纖維的吸濕性和平滑性。經過有機硅表面活性劑處理的織物降低了纖維之間或纖維與人體之間的摩擦力，使織物具有滑爽柔軟的手感，舒適美觀。有機硅表面活性劑還可用作織物的乳化劑和高溫消泡劑。其中，聚醚改性硅油是最常用的一種，可改善織物的親水性、抗靜電性和防污性，且乳化方便，不易漂油。

聚氨酯泡沫塑料應用

有機硅表面活性劑用作乳化劑，能將聚氨酯泡沫體系的各原料組分乳化成均勻的分散體系，以利于反應順利進行。它還起促進成核的作用，促進氣泡形成，并具有穩泡作用。

涂料工業應用

有機硅表面活性劑用于改善涂料性能。通過改變取代基，硅表面活性劑可以實現消泡、調節潤滑性、提高顏料在溶液中的穩定性、提高涂料的流動性以及改善物質的潤濕性等效果。具體的改性效果取決于改性基團的位置、結構和大小。例如，側鏈連接的聚醚改性聚硅氧烷可用作涂料中的流動性改善劑，以及木材和家具涂料、防腐涂料和印刷油墨的潤滑劑。有機硅表面活性劑還可用作穩沫劑、乳液穩定劑、涂料增稠劑和多色涂料的色料擴散劑[3]。

在其他應用方面，在石油生產中，它們被用作原油破乳劑。在輕工業中，有機硅表面活性劑可以作為天然皮革滑爽劑、防水劑、光亮劑、皮鞋油拋光劑等的組分。此外，它們還可以用作玻璃表面防霧劑、照相顯影液的消泡劑、燃料油和烴類溶劑的消泡劑、脫模劑、地板光亮劑的添加劑，以及各種目的潤濕劑、去垢劑和起泡劑等。

有機硅表面活性劑產品

應用領域	產品名稱	描述	適用性
醫美	ABIL EM 90	非離子型W/O有機硅乳化劑	適合化妝品的W/O乳霜和乳液
	ABIL® EM 97 S	一種多功能水/硅乳化劑	適用于身體護理、彩妝、面部和頸部護理、男士護理、皮膚護理、防曬護理和防曬保護等領域
	ABIL EM 180	高分子量W/O有機硅乳化劑，用于各種W/O配方，具有高效能和熱穩定性	適合熱處理和冷處理的乳霜、乳液和凝膠
農藥	Silwet L-77	高效有機硅表面活性劑，為擬南芥、油菜等轉化必須試劑之一，能夠極大的降低水的表面張力	具備超強的擴散能力，能迅速覆蓋葉面，并在短短14.2秒內完全潤濕；能有效固定藥液于葉面，防止滴落；符合環境保護的要求。
涂料	BYK-022	有機硅消泡劑，不含VOC	用于水性工業涂料、建筑涂料、木器漆以及印刷油墨和膠粘劑。
	BYK-023	有機硅消泡劑乳液，不含VOC	用于水性乳膠漆、印刷油墨、膠粘劑和紙張涂料,最好在調漆階段加入
	BYK-ET 3061	有機硅表面活性劑	用于制備水性隔膜涂層和負極漿料，可顯著降低表面張力并改善基材潤濕和流平
	BYK-345	有機硅表面活性劑	用于水性涂料、印刷油墨和紙張涂料，強烈降低表面張力
	BYK-346	有機硅表面活性劑	用于水性涂料、印刷油墨和紙張涂料，明顯的降低表面張力