概述有機硅表面活性劑

概述有機硅表面活性劑【摘要】本文主要論述了有機硅表面活性劑的分類、特性及應(yīng)用等方面的內(nèi)容。該篇通過查閱大量的參考文獻及最新的研發(fā)信息得出：有機硅表面活性劑作為一種新型的特種表面活性劑，由于其獨特的分子結(jié)構(gòu)，使它具有許多特殊的性質(zhì)，因此可廣泛應(yīng)用在涂料工業(yè)、農(nóng)藥和日化工業(yè)等行業(yè)。隨著研究的進展，有機硅表面活性劑必將開拓更多的應(yīng)用領(lǐng)域，其前景必將十分開闊?！娟P(guān)鍵詞】有機硅表面活性劑;分類;特性;應(yīng)用有機硅表面活性劑主要是指以聚二甲基硅氧烷為疏水主鏈，在其中間位或端位連接一個或多個有機極性基團而構(gòu)成的一類表面活性劑。它具有非常的表面活性，可以顯著降低水的表面張力至約21N／m，是一類高效的表面活性劑。由于分子中含有很多支鏈結(jié)構(gòu)，不易結(jié)晶，在低溫時不沉淀；同時分子結(jié)構(gòu)特殊，界面膜上各分子間的黏附力很小，因而是很好的潤濕劑、潤滑劑；其極低的生理毒性，被廣泛應(yīng)用于化妝品中。有機硅表面活性劑作為有機硅化合物中的一類，從20世紀60年代就開始用于工業(yè)領(lǐng)域，但大規(guī)?？焖偃娴陌l(fā)展開始于20世紀80年代。由于這類表面活性劑具有獨特的優(yōu)點，如表面張力低、潤濕和鋪展性好、乳化作用大、配伍性能好，并具發(fā)泡、穩(wěn)泡和抑泡作用，且無毒，已大量應(yīng)用于各行各業(yè)。目前，在紡織、化妝品、塑料、涂料、農(nóng)業(yè)化學(xué)品、醫(yī)藥、機械加工等領(lǐng)域廣泛使用。１．有機硅表面活性劑的分類按照表面活性劑中親水基的離子類型，有機硅表面活性劑和常規(guī)表面活性劑一樣，可以分為四類，即陰離子型有機硅表面活性劑、陽離子型有機硅表面活性劑、兩性有機硅表面活性劑和非離子型有機硅表面活性劑。1.1陰離子型有機硅表面活性劑陰離子型有機硅表面活性劑是指疏水鏈中含有硅原子，親水基團為陰離子的表面活性劑，如羧酸鹽類有機硅表面活性劑。其分子結(jié)構(gòu)為：R3—Si—CnH2nCOOH（R表示烷基）。1.2陽離子型有機硅表面活性劑陽離子型有機硅表面活性劑是指疏水鏈中含有硅原子，親水基團為陽離子的表面活性劑，如季銨鹽類有機硅表面活性劑。1.3兩性有機硅表面活性劑兩性有機硅表面活性劑是指疏水鏈中含有硅原子，親水基團既含有陽離子，又含有陰離子的表面活性劑，如甜菜堿類有機硅表面活性劑。在水溶液中，該產(chǎn)品分子含有陰、陽兩種離子。分子上的電荷取決于溶液的pH值，這種分子既具有磷酸酯甜菜堿的結(jié)構(gòu)和特性，又具有硅氧烷的結(jié)構(gòu)和特性。1.4非離子型有機硅表面活性劑非離子型有機硅表面活性劑是指疏水鏈中含有硅原子，但親水基團既不含有陽離子，也不含有陰離子的表面活性劑。2.有機硅表面活性劑的特性2.1表面活性和易展布性（低表面張力）有機硅表面活性劑的重要特性是它優(yōu)良的表面活性和易展布性。這一特性來源于聚二甲基硅氧烷的低表面張力和弱分子間作用力。硅原子在化合物中處于四面體中心。根據(jù)四面體結(jié)構(gòu)，兩個甲基垂直于硅與兩相鄰氧原子連接的平面上；由于Si—C鍵鍵長較大，以至兩個非極性的甲基上的三個氫就像撐開的傘，從而使它具有很好的疏水性。甲基上的三個氫原子由于甲基的旋轉(zhuǎn)占有較大空間，從而增加了相鄰硅氧烷分子之間的距離；分子間作用力與分子間距離的六次方成反比，故聚二甲基硅氧烷分子間作用力比碳氫化合物要弱得多。因此它的表面張力比相近摩爾質(zhì)量的碳氫化合物小，從而使硅氧烷在界面上易展布。有機硅表面活性劑的上述特性，決定了這類物質(zhì)具有易乳化、優(yōu)良的滲透性、與極性基材結(jié)合牢固、表面鋪展性好、成膜薄等特點。如果未作親水基的改性，則仍具有疏水性的特點。2.2耐溫性和耐水解性有機硅表面活性劑中的親水基不能直接連接在硅氧鏈的硅原子上。直接連接在硅上的親水基易水解生成硅醇基，硅醇基能進一步縮合或交聯(lián)，從而導(dǎo)致有機硅表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)的徹底破壞。所以，合成有機硅表面活性劑一定要將疏水基和親水基通過隔離基連接。2.3親水性有機硅表面活性劑的典型類型，當屬聚醚硅油。由于在其分子鏈（側(cè)鏈或主鏈）上懸掛或嵌段聚醚基團，使之具有即親油又親水的特性。即該油品不僅能與烷烴類油性物質(zhì)互溶，而且極易在水中分散。這是一種極有應(yīng)用價值的特性。3.有機硅表面活性劑的應(yīng)用有機硅表面活性劑作為一種新型結(jié)構(gòu)的表面活性劑，自20世紀60年代開發(fā)以來得到了快速的發(fā)展。大部分有機硅表面活性劑其活性成分為聚醚改性硅油，由于獨特的分子結(jié)構(gòu)含有聚硅氧烷和聚醚，其中聚硅氧烷部分賦予表面活性劑以低表面張力、抗靜電和生理惰性等特點，通過調(diào)節(jié)聚醚的環(huán)氧乙烷(EO)、環(huán)氧丙烷(PO)的聚合度及其比值，以及聚醚與聚硅氧烷的比例，便可以獲得不同性能、不同用途的有機硅表面活性劑，可廣泛應(yīng)用在涂料工業(yè)、聚氨酯、農(nóng)藥和日化工業(yè)等行業(yè)。3.1在農(nóng)藥中的應(yīng)用有機硅氧烷具有能極大降低物質(zhì)表面張力的能力、超強的延展性能，它作為農(nóng)藥表面活性劑使用具有良好的濕潤性，較強的粘附力，優(yōu)良的氣孔滲透率和抗雨沖刷性等，它廣泛地應(yīng)用于農(nóng)藥的噴霧改良劑、農(nóng)藥活化劑[1]等。有機硅表面活性劑能夠提高農(nóng)藥的有效利用率，降低農(nóng)藥投放量，減少農(nóng)藥使用量，提高使用農(nóng)藥的安全性，在短短的幾十年里得到飛速發(fā)展,已作為一種新型農(nóng)藥助劑而正在逐步取代老的助劑，是新的一類令人振奮、具有挑戰(zhàn)性的農(nóng)藥助劑，應(yīng)用前景十分廣闊。3.2在紡織業(yè)中的應(yīng)用由于有機硅表面活性劑所具有的特性，使其成為當代織物后整理劑首選材料之一。其中的聚醚改性硅油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，工藝上有時還可與染色同浴，是目前紡織工業(yè)中使用最多的一類。（1）陽離子型表面活性劑（2）陰離子型表面活性劑（3）非離子型表面活性劑（4）兩性離子型表面活性劑3.3在涂料工業(yè)中的應(yīng)用把硅氧烷SMA加入涂料中，能提高物體表面的拋光、上釉、防滑、防刻痕、防水以及抗化學(xué)腐蝕等性能。（1）作為流動改善劑應(yīng)用（2）作為潤濕劑的應(yīng)用（3）作為潤滑劑的應(yīng)用4.有機硅表面活性劑的發(fā)展隨著研究的進展，有機硅表面活性劑必將開拓更多的應(yīng)用領(lǐng)域。隨著有機硅結(jié)構(gòu)特性及作用機理的研究越來越多，各種不同特色的有機硅表面活性劑會陸續(xù)涌出，從而可以不斷適應(yīng)不同的工藝要求?？傊?，有機硅表面活性劑的前景十分廣闊，其研究工作會越來越深，應(yīng)用范圍將越來越廣，產(chǎn)量和數(shù)量必然越來越大。■【參考文獻】［１］周國立，段洪東，劉偉主編.精細化學(xué)品化學(xué).北京：化學(xué)工業(yè)出版，2007.［２］黃文潤.氨基改性硅油及織物用