阻燃型有機硅表面活性劑及其應(yīng)用

朱文靜

（南京美思德新材料有限公司，江蘇南京 210047）

現(xiàn)今，表面活性劑在新產(chǎn)品研發(fā)方面起到關(guān)鍵性作用，為進一步拓展研發(fā)領(lǐng)域、降低研發(fā)成本，勢必將阻燃有機硅表面活性劑分析工作提上日程，確保及時滿足市場需求?？梢?，該論題具有探究性意義和現(xiàn)實性意義。

1 有機硅阻燃劑基本介紹

1.1 簡介

有機硅阻燃劑又被稱為無鹵阻燃劑，它主要用于阻燃，并具有毒害程度低、效率高、環(huán)境破壞小等優(yōu)點[1]。分析使用原理可知，有機硅阻燃劑通過優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)、提升相對分子質(zhì)量實現(xiàn)阻燃抑煙目的。含硅基團柔順性、熱穩(wěn)定性良好，在交聯(lián)技術(shù)輔助下完成其在高聚物分子鏈導(dǎo)入活動。當(dāng)前，凝聚相阻燃機理為阻燃功效發(fā)揮提供有力條件，燃燒狀態(tài)下生成無機隔氧絕熱保護層（如圖1），進而降低毒煙危害。

圖1 有機硅阻燃劑保護層

1.2 成果

研究人員通過研究有機硅阻燃劑，并分析其性能影響效果，利用熱分析法研究其在熱降解方面的表現(xiàn)，研究結(jié)果表明，PC 與聚硅硼氧烷結(jié)合，能為炭層形成提供有力條件，且PC復(fù)合材料耐用性能大幅提升[2]。此外，研究人員在極限氧指數(shù)和錐形量熱分析的前提下探究BSi 對PC/ABS 的阻燃效果，結(jié)果表明，BSi（5%）使合金指數(shù)由24%上升到28.6%。如果滅火活動中添加BSi，則煙氣、毒氣會大量消失，且燃燒速度減慢、安全風(fēng)險得到有效控制。

2 阻燃型有機硅表面活性劑性能

2.1 界面性能

Si—O 主鍵具有隔水、隔油特征，它被稱為非水介質(zhì)。該活性劑與普通碳氫表面活性劑存在差異，具體表現(xiàn)在甲基排列方面，阻燃的有機硅表面活性劑作用于表面，張力低至20mN/m，但碳氫表面活性劑作用下的張力低至30mN/m。從應(yīng)用角度來講，EO/PO 改性有機硅表面活性劑在市場上備受歡迎，當(dāng)EO/PO 數(shù)值改變，意味著活性劑性能隨之變化，其數(shù)值與親水性成正比。適當(dāng)置入PO，則聚醚鏈隔水效果明顯增強。

2.2 超潤濕性

超潤濕性良好的活性劑當(dāng)屬三硅氧烷表面活性劑，它在溶液中具有較高適存性。極性表面分子在氧鍵作用下形成單分子層，構(gòu)成伸展鏈，并在極性表面佇立，這與一般表面活性劑存在明顯差別。當(dāng)基團空間位阻變化時，鋪展速度和范圍會受到影響，最終影響極性表面定向效果。

2.3 乳液穩(wěn)定性

一般來說，常規(guī)碳氫表面活性劑在乳液穩(wěn)定方面的作用力缺失，借助AFM 設(shè)備觀察界面位置硅表面活性劑力的作用情況。據(jù)研究可知，聚二甲基硅氧烷自身隔水性顯著，用量增加的同時，在有機溶劑環(huán)境中呈現(xiàn)非溶解特性。

2.4 活性調(diào)節(jié)性

研究學(xué)者以實驗分析的方式觀察聚氧乙烯醚三硅氧烷表面活性劑與二氧化碳融合表現(xiàn)，基于EO 數(shù)調(diào)整改變?nèi)橐捍嬖跔顟B(tài)。對此，研究人員分析基團敏感表現(xiàn)，可通過增減聚二甲基硅氧烷主鏈來調(diào)整表面活性。

3 阻燃型有機硅表面活性劑具體應(yīng)用

3.1 用于發(fā)酵工業(yè)

借助發(fā)酵環(huán)節(jié)生成食品、藥品，通過添加消泡劑減少泡沫量。一般來說，消泡劑應(yīng)達到無毒、滅菌需要，分析表面張力可知，消泡劑表面活性物質(zhì)張力低于發(fā)酵液，并在氣體界面、液體界面形成單分子層，爭取在最短時間內(nèi)完成破泡任務(wù)。其中，阻燃型有機硅表面活性劑滿足親水性、疏水性需要，非離子型有機硅表面活性劑在消泡方面發(fā)揮顯效作用。

3.2 用于農(nóng)藥領(lǐng)域

農(nóng)藥加工期間適量添加助劑，其中，質(zhì)量分數(shù)為0.06～0.09的有機硅表面活性劑能在一定程度上保證化學(xué)穩(wěn)定性，并提升物理性能。適當(dāng)豐富制劑品種，有利于擴大阻燃型有機硅表面活性劑在農(nóng)藥領(lǐng)域使用范圍，因植物表皮普遍存在抗?jié)駶櫺?、負電荷性，將其用于植物表皮，既能提高藥效，又能借助滲透作用將害蟲致死。對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動來說，阻燃型有機硅表面活性劑適量添加，有利于提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，并保證農(nóng)作物質(zhì)量。

3.3 用于皮革行業(yè)

皮革中添加此類活性劑，既能潤滑，又能防水，將其與有機硅加脂劑結(jié)合，能夠適當(dāng)控制加脂劑用量，進而縮小皮革化學(xué)品制造成本。有機硅表面活性劑在皮革領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，無論是服裝革還是鞋面革，都能通過浸漬操作實現(xiàn)潤滑效果，最終提高皮革產(chǎn)品市場銷量，并提高消費者滿意度。此外有機硅表面活性劑又可充當(dāng)防水劑、涂飾劑，使皮革產(chǎn)品質(zhì)感大幅提升。

3.4 用于塑料工業(yè)

近年來，塑料制品在市場中大量銷售，從塑料制品安全性、實用性等角度出發(fā)，應(yīng)在生產(chǎn)階段適量使用有機硅表面活性劑。聚氨酯泡沫塑料生產(chǎn)環(huán)節(jié)合理添加有機硅表面活性劑，能起到穩(wěn)泡、均泡作用，并在一定程度上提升表面活性，根據(jù)塑料工業(yè)生產(chǎn)需要有效制造軟硬度不等、彈性不等的泡沫。具備阻燃特征的有機硅泡沫穩(wěn)定劑在市場中廣泛使用，可見此類活性劑具有良好發(fā)展前景，能為泡沫塑料工業(yè)持續(xù)發(fā)展提供有力支持。

3.5 用于日化用品

有機硅表面活性劑優(yōu)點較多，如抗氧化、防水透性、無毒等，將其用于日化用品，既能保證皮膚透氣效果，又能帶來安全性和舒適性。此外，它能有效提升日化用品市場競爭力，備受廣大消費者青睞。對于日化用品廠家來說，應(yīng)客觀分析有機硅表面活性劑內(nèi)在優(yōu)點，將其與膏霜類制品、化妝品、洗護用品有機結(jié)合，盡最大可能提高結(jié)合產(chǎn)品的應(yīng)用效能，全面滿足使用者需求。

3.6 用于紡織行業(yè)

紡織纖維在有機硅表面活性劑作用下，呈現(xiàn)效果顯著的殺菌性、抗靜電性。以陽離子型活性劑為例，將其在紡織業(yè)中使用，能夠保證紡織用品柔軟性，對于紡織品體驗者來講，能夠獲得良好著裝體驗，進而會增加紡織產(chǎn)品在市場中的銷量，這對紡織業(yè)經(jīng)濟效益增加有促進意義。以季銨鹽類陽離子型活性劑為例，將其與纖維制品有機結(jié)合，能夠起到防霉、滅菌作用，同時還能保證纖維制品安全性，在一定程度上提高纖維制品使用壽命。

3.7 用于食品、醫(yī)藥行業(yè)

現(xiàn)今，人們高度重視食品、藥品安全性和方便性，一旦產(chǎn)生食品、藥品安全問題，那么后果將不堪設(shè)想，并極易引發(fā)社會矛盾，這對社會和諧、穩(wěn)定發(fā)展將帶來不利影響[3]。基于此，有效運用有機硅消泡劑能夠滿足食品藥品生產(chǎn)需要，它以改性聚硅氧烷來消泡、抑泡，且用量小、成本低、無毒，所以該消泡劑被豆制品制造業(yè)、抗生素生產(chǎn)單位一致認可。

3.8 用于機械加工業(yè)

我國工業(yè)化進程逐年加快，于金屬制品生產(chǎn)階段應(yīng)用阻燃型有機硅表面活性劑，能夠有效清除污物，進而加快金屬制品生產(chǎn)速度，全面保證產(chǎn)品質(zhì)量，這對工業(yè)持續(xù)發(fā)展起到推動作用。最為重要的是，阻燃型有機硅表面活性劑不以降低表面質(zhì)量為條件，它能有效延長產(chǎn)品壽命，并減少環(huán)境污染，為機械自動清洗、便捷維修提供便利。可見，有機硅表面活性劑能為機械加工業(yè)良性發(fā)展提供有力支持。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會各行業(yè)日益向精細化發(fā)展，有效應(yīng)用阻燃的有機硅表面活性劑，能夠更加深入地挖掘應(yīng)用行業(yè)發(fā)展?jié)撃埽M而提高行業(yè)經(jīng)濟效益。結(jié)合時代發(fā)展需要，全方面分析阻燃型有機硅表面活性劑實際特點，能夠促進工業(yè)綠色化發(fā)展，這對我國市場經(jīng)濟常態(tài)化運作有積極影響。