含硅表面活性剂的研究现状及发展前景

含硅表面活性剂的研究现状及发展前景某某某*指导老师：某某（XXXXXXXXXXXXX，广州，510000）摘要：含硅表面活性剂是一类重要的特种表面活性剂。由于它具有优良的降低表面张力的性能,润滑性和无毒副作用等特性,本文介绍了含硅表面活性剂的制备和特性,综述了当前含硅表面活性剂的应用,并探讨了目前含硅表面活性剂的研究热点和今后的发展方向。关键词：表面活性剂;含硅表面活性剂;发展方向Abstraet:Siliconcontainingsurfactantisakindofimportantspecialsurfactant.Becauseofitsexcellentsurfacetensionreductionperformance,lubricationperformanceandhasnotoxicsideeffectandcharacteristics,thispaperintroducesthesiliconcontainingsurfactantpreparationandproperties,reviewsthecurrentapplicationofsiliconesurfactants,anddiscussedthepresentsiliconcontainingsurfactantresearchhotspotanddevelopmenttrendinthefuture.Keywords:Surfaceactiveagent;Siliconesurfactants;Developmentdirection1.引言表面活性剂(Surfactants)是既含有疏水基又含有亲水基的一类有机化合物,具有润湿、乳化、分散、增溶、发泡、消泡、洗涤、保湿、润滑、柔软、憎水、杀菌、抗静电、防腐蚀等一系列优良性能。它几乎可渗透到一切经济技术及工业生产部门,对提高产品质量、节能降耗、提高劳动生产率起到非常大的作用。近年来,研究它的各种的特性及其应用成为表面活性剂研究中最为活跃、最前沿的重点之一。含硅表面活性剂(Glucosamide-basedTrisiloxaneSurfactants)作为一类特殊的表面活性剂,具有优良的降低表面张力的能力,优良的润湿作用且其生*XXXX（XX—)，男，化学化工学院物降解性好,对环境污染小,是绿色环保的表面活性剂[1]。在日用化工、纺织、皮革、印染等工业生产部门中有广泛的应用前景和发展潜力。本文简要介绍了含硅表面活性剂的种类特性和及其各行业中的应用,并探讨了目前含硅表面活性剂的研究热点和绿色化发展趋势。2.含硅表面活性剂的制备2.1非离子有机硅表面活性剂的合成非离子型有机硅表面活性剂的合成主要是在疏水性的聚硅氧烷的侧链或链端引人亲水基团,最常用的方法是硅氢加成法和缩合法。2.1.1硅氮加成法硅氢加成是利用有机硅分子结构中的Si-H键与含不饱和键的化合物在一定条件下进行的加成反应,是合成非离子型有机硅表面活性剂的最广泛的方法。a．聚醚接枝有机硅的合成b．聚醚嵌段有机硅的合成2.1.2缩合法缩合法也是合成有机硅表面活性剂的较为常用的方法。2.1.3也可由以下方法合成：第一步是聚硅氧烷的合成，第二步是使聚硅氧烷以Si—O—C/Si—C方式，与聚氧代烷撑形成嵌段共聚物[2]。聚硅氧烷的合成含氢聚硅氧烷几种有机硅单体按一定比例水解：由二甲基二乙氧基硅烷水解，可制得烷氧基封端的线型聚硅氧烷：如二甲基二氯硅烷用不足量的水部分水解得氯代聚硅氧烷：2.2阳离子型有机硅表面活性剂合成方法如反应式中X为卤素,，R为烷基或烷氧基。反应一般在苯、甲苯、丙酮或四氯化碳等惰性溶剂中进行。也可用含碳官能团有机硅氧烷与有机胺反应来合成阳离子型表面活性剂阴离子型有机硅表面活性剂反应如下:此反应利用了丙二酸醋中次甲基氢的活性以及水解后丙二酸受热脱竣的特性.引人梭基后的含硅烷及硅氧烷化合物不仅本身可用作阴离子表面活性剂,更可由此引人含酞胺及醋类等其他有机硅表面活性剂[3]。3.含硅表面活性剂的特性含硅表面活性剂(Glucosamide—basedTrisilox—aneSurfactants)以聚硅氧烷为其疏水主链，在其中间位或端位连接一个或多个含硅极性基团而构成的一类表面活性剂，一般是以聚硅氧烷为疏水基，聚醚链、羧基和磷酸基等极性基团为亲水基，一般结构式：含硅表面活性剂与一般表面活性剂相比，表面张力极低、具有增溶、发泡、消泡、洗涤、保湿、润滑、柔软、憎水、抗菌、抗静电等特点，已大量应用于各行各业，应用领域十分广泛。具有良好的湿润性，超级展扩性能，渗透性能。溶液的低表面张力，生理惰性、环境友好，已大量应用于各行各业,应用领域十分广泛[4]。4.有机硅表面活性剂的应用由于含硅表面活性剂具有独特的优点,具有无硅类表面活性剂所不具有的耐高温、耐微生物等性能。目前已在日化工业、纺织、涂料、油漆、塑料、农业化学品、医药、机械加工等方面广泛使用。由于经济附加值很高,它不但有极高开发价值,而且愈来愈显示其良好的发展前景4.1在纺织工业方面的应用有机硅表面活性剂在纺织工业中主要用于织物的后整理。如作防水剂、柔软剂、抗静电剂、防熔融整理剂、卫生整理剂、消泡剂、润滑剂以及防缩皱剂等。有机硅表面活性剂用于织物的后整理,可赋予织物柔软滑爽的手感,弹性使织物变得挺括且耐皱折,还能使织物具有吸湿透湿性、抗静电性等,以满足人们不同的需求囚。如季钱盐类阳离子型有机硅表面活性剂用于纤维制品的卫生整理,具有很好的杀菌、防霉作用,并且安全耐久[5]。4.2在塑料工业上的应用有机硅表面活性剂在聚氨醋泡沫塑料生产过程中,如体系分散、气泡生长、气泡稳定及气室开放等起重要作用,是一种很好的聚氨醋泡沫塑料的稳泡匀泡剂。利用其表面活性,可以造聚氨醋软泡、硬泡、半硬泡及高回弹性泡沫等。另外,作为阻燃性的有机硅泡沫稳定剂在醋泡沫中的应用已越来越广。在塑料加工方面,如郭彩云等用含氢硅油与不饱和聚醚通过硅氢加成合成有机硅聚醚共聚物,在聚乙烯的加工中,能有效地解决熔体破裂问题,降低设备能耗,赋予聚乙烯易加工性[6]。4.3在化妆品上的应用由于有机硅表面活性剂的生理惰性及无毒性,目前市场上出售的高档化妆品,几乎都加人有机硅。有机硅表面活性剂因其低的表面张力和适宜的粘度,有利于化妆品在肌肤和毛发表面扩散,能提高化妆品在皮肤上的保湿性和滞留性,又可保持皮肤的正常透气;也能赋予头发光泽、易梳理、平滑利落、抗静电和柔软感[7]。4.4在食品、医药方面的应用有机硅消泡剂是以改性聚硅氧烷为主要成分,添加多种非离子型表面活性剂等配制而成的,具有优良的消泡性能,用量少,使用方便,无毒,无腐蚀性,对味精、豆制品以及抗生素生产中产生的泡沫均有良好的消泡和抑泡作用。4.5皮革化学品中的应用有机硅表面活性剂主要可以作为皮革中加脂剂和柔软剂，是因为它良好的润滑性能和防水性能。它与油脂接枝共聚制备的有机硅加脂剂解决了含硅表面活性剂易向外迁移的问题且减少了加脂剂的用量，降低了成本。经过有机硅表面活性剂浸渍的革纤维分散、润滑性能好，成革柔软，尤其适于服装革和鞋面革，也可以用于毛皮制造。氨基聚醚共改性的有机硅表面活性剂用作加脂剂，可使柔软性和亲水性达到满意的程度，另外，也可以用作涂饰剂、防水剂、酶制剂，可以达到令皮革柔软、光亮、有油感等效果，是一种较佳的皮革用剂4.6在农药中的应用有机硅表面活性剂其分子结构不同于一般的烃类表面活性剂，具有很多特殊的性能。在农药加工中，0．05％～0．1％(质量分数)的有机硅表面活性剂作助剂，可优化制剂的物理性能及化学稳定性，增加制剂品种，扩大应用范围。有机硅表面活性剂的应用给农药的配方及施用技术带来根本性变革。植物的叶、茎表皮常常具有抗润湿性的成分或结构，而且往往带有负电荷，对农药液体具有排斥作用，而有机硅表面活性剂的添加可促进农药制剂在植物上顺利地附着、保持、铺展及渗透，对药效的提高起到关键作用。有机硅表面活性剂的加入还可使喷雾液滴黏附于昆虫的表皮上，通过润湿、渗透等作用发挥出农药的药效，使农药的有效成分渗透到昆虫体内，使其致死，因此有机硅表面活性剂作为杀虫剂助剂是十分有前途的[8]。4.7机械加工中的应用在金属制品的生产、使用和维修过程中，需要清洗附着在其表面上的各种污物(如加工过程中的金属屑、切削液、磨料和各种油脂，灰尘及酸、碱、盐等电解质和手汗等)，并得到一定的表面清洁度，以保障加工工序的顺利进行，保证产品内在和表面质量，延长使用寿命。近年来国内外大力开发以表面活性剂为主要成分的水基清洗剂。其中，有机硅表面活性剂是其中一种，这类清洗剂具有清洗性能好，去污力强，不仅能消除金属表面的油污，同时也能清洗手汗、无机盐等污垢，此外它还有不易燃，无毒，使用安全，以及良好的缓蚀防腐能力，还可以节约能源，减少环境污染，适用于机械化自动清洗。4.8在其它方面的应用在石油的开采和生产过程中,使用有机硅表面活性剂对原油进行破乳和脱水,用量少,效率高。在涂料工业中,有机硅涂料流平剂是涂料生产的主要添加剂,可防止涂面色层不匀,促进涂层表面的光滑性。在轻工业中,有机硅表面活性剂可用于皮革滑爽剂、光亮剂和防水剂等的组分。有机硅表面活性剂是当今表面活性剂中最优良品种之一,其合成工艺简便,潜力巨大,是一种高附加值的精细化工产品。目前国内对其需求量较大,而生产规模较小,布局分散。因此,应立足国内国际市场,研制生产出高质量、多品种的有机硅表面活性剂,满足国内市场对有机硅表面活性剂日益增长的需求[9]。5.有机硅表面活性剂的研究热点与展望5.1研究热点有机硅表面活性剂的发展前景含硅表面活性剂生物降解性好,对环境污染小,是绿色环保的表面活性剂。随着可持续发展思想的深入和人们对环境保护意识的增强,对其研究必越来越多。研究者必将以绿色、环保、生态理念为开发和应用的前提,绿色含硅表面活性剂必将成为表面活性剂领域今后发展的一个重要方向。近年来,人们对材料的要求越来越高,需求量越来越大,但是国内对含硅表面活性剂的研究明显还不够深入,很多情况下关键技术和材料等还需要进口,致使研发与生产成本偏高。因此,今后研究的重点是投入更多的财力、人力,用以研究更多的独立产权,在原料方面采用更多的天然材料以减低其成本,提高生产效率,旨在以最小成本取得更大的效益[10]。含硅表面活性剂的用途远不止上述内容,以后的研究和开发的趋势是更多其他领域发挥更大的作用。5.2展望目前,含硅表面活性剂是特种表面活性剂领域性能最好、发展最快的产品之一,市场潜力巨大,是一种高附加值的精细化工产品。含硅表面活性剂近年来获得了快速发展,但与国外相比,中国在产品研发与推广上仍比较落后,尚需科研工作者付诸更多的努力。中国目前处于科学发展的快速时期,随着精细化学品工业的发展,含硅表面活性剂作为一种绿色环保型表面活性剂,将会得到更广泛应用,适合各个行业使用的品种与数量将不断增加,质量也会越来越好。今后,中国的研究重点应是新产品的开发,研究具有多种功能、适合不同应用领域的新型含硅表面活性剂,这是今后的发展趋势。此外,要提高对产学研合作的认识,研究人员应加强与企业的技术转让和合作开发,促使研究与生产含硅表面活性剂产生更大的社会经济效益。参考文献[1]李文安.绿色表面活性剂的应用及研究进展[J].安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2007,35(19):5691-5692[2]邓金环,严挺,蔡再生.绿色表面活性剂烷基多苷的合成研究[J].印染助剂，2006年11月，第23卷第11期[3]时憧宇1,2,苏毅3.绿色表面活性剂烷基糖苷的合成方法评述［J］化学研究，2005.9，第16卷，3期[4]黄薇．有机硅非离子表面活性剂[J]．有机硅材，2009，23(4)：269—270．[5]王瑾,陈均志,邵超群.有机硅类表面活性剂在日化及纺织业中的应用[J].日用化学品科学,2008,38(10):18-21.[6]房菲房存金.浅谈绿色表面活性剂及其应用[J].科技资讯，2009，NO07[7]乔华.天然绿色个人护理用品原料的新进展及新要求[J].日用化学品科