有機硅表面活性劑的應(yīng)用

李鵬，張宏偉，徐沐瑩，付東，隋新（黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院，哈爾濱150020）

有機硅表面活性劑的應(yīng)用

李鵬，張宏偉，徐沐瑩，付東，隋新
（黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院，哈爾濱150020）

有機硅表面活性劑是一類新型助劑，在國民經(jīng)濟和現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位。通過綜述有機硅表面活性劑在農(nóng)藥領(lǐng)域、日用化學(xué)品領(lǐng)域及紡織行業(yè)的應(yīng)用，就其發(fā)展前景進行展望，提出了特種化、專用化、綠色化以及高效化的有機硅表面活性劑主要發(fā)展方向。

有機硅；表面活性劑；應(yīng)用

有機硅表面活性劑是20世紀60年代以來研發(fā)的一種特種表面活性劑。其結(jié)構(gòu)中疏水基團的Si-O鍵的鍵能大于傳統(tǒng)的碳鏈表面活性劑的C-C鍵、C-O鍵鍵能，使其具有更優(yōu)異的疏水性能，能使之更加穩(wěn)定；巨大的分子量和多支的結(jié)構(gòu)特性使其同時具有了極佳的低溫性能和配伍性能，是一類高效的表面活性劑，是精細化學(xué)品工業(yè)中的精品。道康寧水溶性硅油DC-190/193等早期品種仍然在化妝品等領(lǐng)域占有一定份額。晨光化工研究院開發(fā)的水溶性硅油和CGF系列產(chǎn)品，雖然觸感上不甚完美，但作為我國較早的成熟有機硅表面活性劑產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)織物整理劑、消泡劑和日用化學(xué)品原料［1］。

1　有機硅表面活性劑的應(yīng)用

有機硅表面活性劑性能優(yōu)異，與碳鏈表面活性劑相比，在一些方面優(yōu)勢明顯：在界面膜上的各分子間作用力極小，具有優(yōu)秀的鋪展及濕潤性；消泡、穩(wěn)泡及發(fā)泡作用明顯；多數(shù)品種對人體無刺激，黏度適中；具有耐高溫、抗低溫等特性，因此應(yīng)用極廣，幾乎可以覆蓋所有化工領(lǐng)域，尤其是在現(xiàn)今的農(nóng)藥制劑、日用化學(xué)品、紡織等領(lǐng)域中更具有不可替代的地位。

1.1在農(nóng)藥中的應(yīng)用

有機硅表面活性劑大多應(yīng)用于農(nóng)藥助劑，其結(jié)構(gòu)多以甲基化硅氧烷為骨架，從骨架上連接多個聚醚連接基，屬于T類型結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)通式如圖1所示［2］。大多數(shù)農(nóng)藥都是不溶于水的有機物，所以使用時必須加入各種表面活性劑。有機硅表面活性劑具有良好的濕潤性、超延展性、氣孔滲透率高、抗雨沖刷性好，在近些年被廣泛用于農(nóng)藥助劑［3-4］。邢家華等［5］研究了有機硅助劑S240對蔬菜蚜蟲的增效作用，實驗結(jié)果表明：添加1.5%有機硅助劑S240后，可顯著提高20%的丁硫克百威乳油的性能?？傊?，有機硅表面活性劑可以提高農(nóng)藥利用率，并減少其使用量，降低農(nóng)藥投量，從而降低了對土壤及水源的污染，提高使用農(nóng)藥的安全性。從源頭解決了我國有機氯農(nóng)藥、有機磷農(nóng)藥等過量使用帶來的危害，提高使用農(nóng)藥的綠色性。

圖1　T結(jié)構(gòu)類型有機硅表面活性劑Fig.1 T type structure organosilicon surfactant

1.2在日用化學(xué)品中的應(yīng)用

有關(guān)資料顯示，目前中國是全球日用化學(xué)需求量最大的地區(qū)之一，而且每年仍以10%的速度穩(wěn)步提高，預(yù)計到2016——2017年，中國將成為世界最大的日用化學(xué)品需求市場。在這龐大的市場需求量的背后，開發(fā)符合需求的、高效的表面活性劑顯得十分重要。

有機硅表面活性劑具有很高的鋪展系數(shù)，使用在日化產(chǎn)品中，能在皮膚表面形成保護膜，起到良好的保濕作用。很多研究結(jié)果中均提到：多類有機硅類表面活性劑涂抹至皮膚后，可令人感覺舒爽，柔潤且無明顯黏性，是優(yōu)良的皮膚保濕劑、潤滑劑和防曬產(chǎn)品［6］。使用有機硅季銨鹽和聚醚改性硅油作為香波調(diào)理劑添加于香波中，代替可引起皮膚刺激或過敏的酒精、丙二醇、甘油等成分，產(chǎn)品泡沫細膩、均勻且豐富，保濕性和滯留性得到提高，賦予頭發(fā)以更好的光澤和一定抗靜電性，對提高香波的抗菌性能也有一定幫助［7-8］。張國棟等［9］人使用甜菜堿兩性表面活性劑作為香波調(diào)理劑，研究發(fā)現(xiàn)該類表面活性劑對皮膚無刺激，配伍性非常好，頭發(fā)梳理性柔順并富有光澤。

1.3在紡織行業(yè)的應(yīng)用

有機聚硅氧烷表面活性劑具有良好的柔軟性，是纖維制品高附加值化、高功能化不可缺少的原料之一。有機硅表面活性劑作為柔順劑應(yīng)用于紡織行業(yè)總共經(jīng)歷3個階段。目前，第二代產(chǎn)品是國內(nèi)外應(yīng)用最廣泛最成熟的產(chǎn)品，而第三代產(chǎn)品雖然有些已經(jīng)成熟，但大部分仍處于理論研究階段。有機硅柔順劑按結(jié)構(gòu)類型可以分為3類：即非活性有機硅柔順劑、活性有機硅柔順劑和改性有機硅柔順劑。非活性有機硅柔順劑主要成分為二甲基硅油類，由于其結(jié)構(gòu)中不含有活性基團，因此整理織物時，自身不會交聯(lián)，與纖維不發(fā)生反應(yīng)，因而賦予織物耐洗性差。活性有機硅柔順劑其成分主要為含羥基硅乳油和含氫硅乳油，在一些金屬鹽類催化劑的催化下，在織物表面形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使織物具有良好的柔順性及耐洗性。改性有機硅柔順劑是20世紀70年代發(fā)展起的新產(chǎn)品，以氨基改性的最多，產(chǎn)品大多為混合型。該柔順劑可以使織物手感柔軟滑爽，彈性好，是一種高效的柔順劑［10-11］。

2　有機硅表面活性劑的展望

隨著精細化學(xué)品工業(yè)的發(fā)展，綠色高效的表面活性劑理念日益深入人心，同時，對于多元化生活的需求促使工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中對表面活性劑的需求和要求穩(wěn)步增加。有機硅表面活性劑作為當今表面活性劑家族中最優(yōu)良的品種之一，具有原料廉價易得、工藝溫和易控、應(yīng)用廣泛、需求量大等優(yōu)點，較其他家族具有更渾厚的研究潛力，使該產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)迅猛發(fā)展，人們熟知的有機硅表面活性劑產(chǎn)品種類日益豐富，應(yīng)用領(lǐng)域穩(wěn)步擴大，產(chǎn)品需求量不斷增加［12］。

今后，特種化、專用化、綠色化以及高效化將成為有機硅表面活性劑的主要研發(fā)方向。國內(nèi)學(xué)者對有機硅表面活性劑的研究正在大踏步的追趕國際水平，其中結(jié)構(gòu)雙子化等方向已取得了一定的前沿研究成果，雖然尚未達到應(yīng)用階段，但也大大提高了該類表面活性劑的特種化研究程度，向特定專用用途的功能高效化邁出了堅實的腳步。同時，工藝及產(chǎn)品的清潔、綠色化研究也有較多進展。但與國外相比研究還不夠深入，性能上及專用性上還有較大差距，尚不能滿足人們對有機硅表面活性劑的期許，潛力和后勁十足。因此，還需緊跟國際發(fā)展潮流，加大研發(fā)力度，從基礎(chǔ)研究出發(fā)，以應(yīng)用需求為導(dǎo)向，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上做文章，利用更多生物質(zhì)資源對產(chǎn)品、工藝進行綠色化，提升整體領(lǐng)域水平。

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App lication of O rganosilicon Surfactant

LIPeng，ZHANGHong-wei，XUMu-ying，F(xiàn)U Dong，SUIXin
（InstituteofAdvanced Technology，Heilongjiang Academy of Sciences，Harbin 150020，China）

Organosilicon surfactant is a novel adjuvant for agrochemical.It takes a very important part in both nationaleconomy and themodern industry and agriculture.In this review，application oforganosilicon surfactants in pesticide，daily chem icalsand textile industry are introduced in detail.Meanwhile，this papermakesa prospect on itsdevelopmentprosp ect，puts forward themain developmentdirection oforganosilicon surfactant-environmentally friendly，specialization and theefficiency.

Organosilicon；Surfactants；Application

TQ32

A

1674-8646（2015）05-0010-02

2015-03-12

李鵬（1987-），男，黑龍江哈爾濱人，碩士，研究實習(xí)員，主要從事表面活性劑合成及應(yīng)用相關(guān)研究。