有机硅表面活性剂多行业应用

来源：作者：人气：-发表时间：2023-06-27 09:35:00【大中小】

有机硅表面活性剂的主链由柔软的Si-O键组成，这使得它既不亲水也不亲油，因此适用于水溶液以及普通碳氢表面活性剂无法应用于的非水介质。此外，有机硅表面活性剂的甲基排列在界面上，可以将表面张力降低到约20mN/m左右，而普通碳氢表面活性剂的亚甲基排列在界面上，只能将表面张力降低到约30mN/m左右。

有机硅表面活性剂的性质

降低表面张力的性能：优秀的表面张力降低能力。

润湿性能：良好的润湿特性。

消泡性和稳泡性：高效的消泡和稳泡作用。

生理惰性无毒副作用：对生物和环境友好。

乳化作用：良好的乳化性能。

良好的配伍性能：与其他物质的相容性高。

溶液的低表面张力

作为常见的有机硅表面活性剂，聚二甲基硅氧烷具有特殊的分子结构，导致分子间的弱相互作用增强。而其中的硅氧主链含有氧原子，使得它更容易与材料表面上的极性分子或原子团形成氢键作用。这些特性使得有机硅表面活性剂比普通的表面活性剂具有更好的表面活性和易布展性。

含氟表面活性剂的表面张力	14~18 mN/m
含硅非离子表面活性剂的表面张力	20~25 mN/m
烃类表面活性剂的表面张力	>25 mN/m

有机硅表面活性剂的使用条件由于硅氧键易被碱性裂解，因此有机硅表面活性剂更适合于在中性或弱酸、微弱碱性的条件下使用。例如：涉及到的有机硅乳液、有机硅助剂复配的农药乳液等等。强酸或强碱性介质都易导致主链降解。而消泡剂、脱模剂等有机硅表面活性剂可在中性介质或有机相中，150℃条件下长期使用，也可在 200℃条件下，短期使用[1]。

合成方法

有机硅表面活性剂有多种合成方法，包括环氧基硅烷与十八烷基二甲基叔胺的加成反应、卤烷基硅烷与十八烷基二甲基叔胺的取代反应、氨基硅烷的季铵化反应以及氨基硅烷与环氧化合物的开环反应等。其中，卤烷基硅烷与十八烷基二甲基叔胺的取代反应是制备有机硅季铵盐最简便的方法。例如，长碳链的十八烷基二甲基叔胺与γ-氯丙基三甲氧基硅烷的取代反应是一种简便的制备方法。

在1967年，美国的Dowcorning公司开发了有机硅表面活性剂DC-5700并申请了专利。该产品一经上市就受到用户的喜爱，至今仍是最受欢迎的织物抗菌剂之一。有机硅表面活性剂在20世纪60年代开始被广泛应用于各个工业领域，但其大规模快速全面发展始于20世纪80年代。

在80年代末期，山东大学硅冠公司开发了一种与DC-5700相似的有机硅表面活性剂产品，名为STU-AM101。它的分子结构式为：

邵徽等合成了新型含氟烷基季按盐，将其作为整理剂处理后的棉织物显示出耐久的抗菌活性和极低的临界表面能。合成路线如下[2]：

国外此类产品层出不穷，且大多以专利形式出现。美国专利采用烯丙基缩水甘油醚含氢硅油与在酸催化作用下，制备出含环氧基团的聚硅氧烷，然后利用环氧基团与有机胺反应合成季铵盐结构的化合物。此路线可任意改变聚硅氧烷及聚合物中环氧基的含量，还可选用不同的有机胺和季铵化试剂进行反应，合成一系列有机硅表面活性剂表面活性剂。

多行业应用：

有机硅表面活性剂在多个行业应用，包括化妆品、纺织工业、塑料聚合物和农药助剂等领域。

化妆品应用

有机硅表面活性剂在化妆品中具有广泛应用。大部分有机硅表面活性剂是聚有机硅氧烷的改性产品，其中的硅氧烷在个人护理品中具有润肤作用，使皮肤柔软、平滑且有弹性。与其他亲脂性润肤剂不同，硅氧烷不会堵塞皮肤表面的孔隙。有机硅表面活性剂具有较低的表面张力，生物惰性且对人体无毒，因此可以改善化妆品的性能。在日化行业中，有机硅表面活性剂被广泛用作乳化剂，可用于香水、洗发水和香波中，起到乳化、起泡、分散和增溶的作用。它可以使香波产生丰富而稳定的泡沫，并具有抗静电效果。有机硅表面活性剂对人体无副作用，能在皮肤表面形成保护膜，防止皮肤干燥，因此在配制面部和眼部化妆品时作为乳化剂和乳化稳定剂得到广泛应用。

农药应用

有机硅表面活性剂被广泛用作农药助剂，以提高农药的效果。有机硅农药助剂具有三硅氧烷接枝聚醚的结构，可以显著增强农药在农作物茎叶和昆虫体表的润湿、分散、展着和渗透性能，减少喷雾药液的随风飘移，增强抗雨水冲刷能力，提高药效、减少用量、延长有效期，并降低水/有机溶剂的用量，以保护生态环境。

消泡剂应用

有机硅表面活性剂被用作高效消泡剂。它们具有表面张力低、表面活性高、消泡力强、热稳定性好和化学稳定性好等特点。有机硅消泡剂可以广泛应用于蒸馏、化工反应、发酵、涂料、造纸、印染、废水处理等工业领域。有机硅消泡剂可以破坏泡沫并防止泡沫再次生成，从而提高生产效率和安全性。

纺织工业应用

有机硅表面活性剂在纺织工业中具有多种应用。它能改善织物的手感，提高润湿性，防止静电产生，并提高纤维的吸湿性和平滑性。经过有机硅表面活性剂处理的织物降低了纤维之间或纤维与人体之间的摩擦力，使织物具有滑爽柔软的手感，舒适美观。有机硅表面活性剂还可用作织物的乳化剂和高温消泡剂。其中，聚醚改性硅油是最常用的一种，可改善织物的亲水性、抗静电性和防污性，且乳化方便，不易漂油。

聚氨酯泡沫塑料应用

有机硅表面活性剂用作乳化剂，能将聚氨酯泡沫体系的各原料组分乳化成均匀的分散体系，以利于反应顺利进行。它还起促进成核的作用，促进气泡形成，并具有稳泡作用。

涂料工业应用

有机硅表面活性剂用于改善涂料性能。通过改变取代基，硅表面活性剂可以实现消泡、调节润滑性、提高颜料在溶液中的稳定性、提高涂料的流动性以及改善物质的润湿性等效果。具体的改性效果取决于改性基团的位置、结构和大小。例如，侧链连接的聚醚改性聚硅氧烷可用作涂料中的流动性改善剂，以及木材和家具涂料、防腐涂料和印刷油墨的润滑剂。有机硅表面活性剂还可用作稳沫剂、乳液稳定剂、涂料增稠剂和多色涂料的色料扩散剂[3]。

在其他应用方面，在石油生产中，它们被用作原油破乳剂。在轻工业中，有机硅表面活性剂可以作为天然皮革滑爽剂、防水剂、光亮剂、皮鞋油抛光剂等的组分。此外，它们还可以用作玻璃表面防雾剂、照相显影液的消泡剂、燃料油和烃类溶剂的消泡剂、脱模剂、地板光亮剂的添加剂，以及各种目的润湿剂、去垢剂和起泡剂等。

有机硅表面活性剂产品

应用领域	产品名称	描述	适用性
医美	ABIL EM 90	非离子型W/O有机硅乳化剂	适合化妆品的W/O乳霜和乳液
	ABIL® EM 97 S	一种多功能水/硅乳化剂	适用于身体护理、彩妆、面部和颈部护理、男士护理、皮肤护理、防晒护理和防晒保护等领域
	ABIL EM 180	高分子量W/O有机硅乳化剂，用于各种W/O配方，具有高效能和热稳定性	适合热处理和冷处理的乳霜、乳液和凝胶
农药	Silwet L-77	高效有机硅表面活性剂，为拟南芥、油菜等转化必须试剂之一，能够极大的降低水的表面张力	具备超强的扩散能力，能迅速覆盖叶面，并在短短14.2秒内完全润湿；能有效固定药液于叶面，防止滴落；符合环境保护的要求。
涂料	BYK-022	有机硅消泡剂，不含VOC	用于水性工业涂料、建筑涂料、木器漆以及印刷油墨和胶粘剂。
	BYK-023	有机硅消泡剂乳液，不含VOC	用于水性乳胶漆、印刷油墨、胶粘剂和纸张涂料,最好在调漆阶段加入
	BYK-ET 3061	有机硅表面活性剂	用于制备水性隔膜涂层和负极浆料，可显著降低表面张力并改善基材润湿和流平
	BYK-345	有机硅表面活性剂	用于水性涂料、印刷油墨和纸张涂料，强烈降低表面张力
	BYK-346	有机硅表面活性剂	用于水性涂料、印刷油墨和纸张涂料，明显的降低表面张力