硅氧烷系表面活性剂

    硅氧烷系表面活性剂 : 硅氧烷系表面活性剂,在50 年代就已开始进行研究,这可在美国Du Pont公司和美国UCC公司等所发表的专利 中看到。但是,它与一般的表面活性剂相比, 用途开发的历史比较晚,到70年代后半期才 弄清楚它作为表面活性剂的性质,现还在大 力进行应用研究。可以说,硅氧烷系表面活 性剂尚处于开发阶段。硅氧烷系表面活性剂 和一般表面活性剂一样,可分为离子性表面 活性剂和非离子性表面活性剂。
其离子性表面活性剂之一,是阴离子表 面活性剂。代表性的例子是ω-三乙基硅脂肪 族羧酸 [1]及其盐。其分子式如下。

(C₂H₅)₃Si(CH₂)_nCOOH [1]

此外,也有相当于阳离子表面活性剂的。 其一般式如下所示。

[(R₃N)_nSiR′_4-n]ⁿ⁺nX^-

代表性的例子有 [2]等化合物。
非离子表面活性剂的代表性例子,有 [3]、[4]等化合物。
硅氧烷系表面活性剂对水的表面张力降 低能力,依活性剂的结构和浓度而异。同一 般烃类活性剂可降低到0.025N/m (25dyn/ cm) 相比,硅氧烷系活性剂也可降低到 0.02～0.022N/m (20～22dyn/cm)。

[2]

[3]

[4]

就水溶液的表面张力而言,在油-水表面 张力的情况下,与氟系表面活性剂相比,硅 氧烷系表面活性剂的值小,可见硅氧烷具有 更好的油-水表面张力降低能力。
至于润湿力。如上所述,硅氧烷系表面 活性剂对水的表面张力可降低到0.02～ 0.22N/m (20～22dyn/cm),因此,容易润湿 用水难以润湿的固体。事实上,它正是聚乙 烯的良好润湿剂。
硅氧烷系表面活性剂在结构上,Si— O—C键对水不稳定,易被水解,因此,用途 受到限制,但Si—O—Si键或Si—C键是稳 定的。
关于离子性和非离子性硅氧烷系表面活 性剂的合成,现举数例如下:3-三乙基硅丙酸 是用三乙基氯甲基硅烷和丙二酸二乙酯进行 反应制得的。

(C₂H₅)₃SiCH₂Cl+CH₂ (COOC₂H₅)₂→(C₂H₅)₃SiCH₂CH₂COOH+HCl

非离子性硅氧烷表面活性剂——聚二甲 基硅氧烷-环氧乙烷共聚物[7],是用末端具 有Si—H的聚二甲基硅氧烷 [5],在铂催化 剂存在下与聚氧乙烯基烯丙基醚 [6] 加成 制得。
此外,用乙氧基聚二甲基硅氧烷和聚氧 乙烯烷基醚进行酯交换,也可制得类似 [7] 的共聚物 [8]。
共聚物 [7]与 [8]的区别在于聚二甲 基硅氧烷与聚氧乙烯链的缩合法是Si—C— O还是Si—O—C。
硅氧烷系表面活性剂的用途还处在开发 阶段,随着应用研究的进展,有可能应用于 许多领域。在现阶段,第一位的用途是作为 聚氨酯泡沫用的泡沫稳定剂(稳泡剂)。它对 降低聚氨酯泡沫的原料——聚醚的表面张力 有效,可得到直径均匀的泡沫。作为这种用途使用的是聚醚[A]和聚硅氧烷[B]组成 的ABA型嵌段共聚物。此外,在纤维工业中也可用作聚丙烯酸和聚酯纤维的柔软剂等。 还可用作聚氧乙烯泡沫的添加剂以及化妆品 用添加剂等。

[8]

(1) 脂肪酸聚氯乙烯甲基硅烷 (WA分 散剂)
结构式:

R:C_12～18烷基

含硅非离子表面活性剂,低泡、分散力 高,对悬浮液、乳液的分散稳定效果好,能 防止染色过程中染料的凝聚,提高织物滑爽 丰满感。用做分散剂、渗透剂、乳化剂。作 合成纤维织物的防染料沉淀剂,如毛腈、涤 腈、丝稠等的染色过程。
(2) 二甲基硅油
结构式:

含硅非离子表面活性剂,高表面活性,表 面张力可达20mN/m,对多种维生素、激素、 杀菌剂、抗炎药物有溶解能力,与化妆品的 各种脂类能均匀混合,并可在皮肤表面形成 保护膜,有滋润皮肤功效,也可使头发柔软、 滑爽、改善梳理和增加光泽。广泛用于膏霜 类、发用类化妆品,各种洗涤剂,皂类。也 用做有机硅柔软剂及外用医药品。
(3) 改性硅油
结构式:

或

性能及用途类似于二甲基硅油,但其水 溶性好,可用于透明液状产品的复配。