有机硅表面活性剂的应用

李鹏，张宏伟，徐沐莹，付东，隋新（黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨150020）

有机硅表面活性剂的应用

李鹏，张宏伟，徐沐莹，付东，隋新
（黑龙江省科学院高技术研究院，哈尔滨150020）

有机硅表面活性剂是一类新型助剂，在国民经济和现代工农业生产中占有重要的地位。通过综述有机硅表面活性剂在农药领域、日用化学品领域及纺织行业的应用，就其发展前景进行展望，提出了特种化、专用化、绿色化以及高效化的有机硅表面活性剂主要发展方向。

有机硅；表面活性剂；应用

有机硅表面活性剂是20世纪60年代以来研发的一种特种表面活性剂。其结构中疏水基团的Si-O键的键能大于传统的碳链表面活性剂的C-C键、C-O键键能，使其具有更优异的疏水性能，能使之更加稳定；巨大的分子量和多支的结构特性使其同时具有了极佳的低温性能和配伍性能，是一类高效的表面活性剂，是精细化学品工业中的精品。道康宁水溶性硅油DC-190/193等早期品种仍然在化妆品等领域占有一定份额。晨光化工研究院开发的水溶性硅油和CGF系列产品，虽然触感上不甚完美，但作为我国较早的成熟有机硅表面活性剂产品，被广泛应用于工业织物整理剂、消泡剂和日用化学品原料［1］。

1　有机硅表面活性剂的应用

有机硅表面活性剂性能优异，与碳链表面活性剂相比，在一些方面优势明显：在界面膜上的各分子间作用力极小，具有优秀的铺展及湿润性；消泡、稳泡及发泡作用明显；多数品种对人体无刺激，黏度适中；具有耐高温、抗低温等特性，因此应用极广，几乎可以覆盖所有化工领域，尤其是在现今的农药制剂、日用化学品、纺织等领域中更具有不可替代的地位。

1.1在农药中的应用

有机硅表面活性剂大多应用于农药助剂，其结构多以甲基化硅氧烷为骨架，从骨架上连接多个聚醚连接基，属于T类型结构，其结构通式如图1所示［2］。大多数农药都是不溶于水的有机物，所以使用时必须加入各种表面活性剂。有机硅表面活性剂具有良好的湿润性、超延展性、气孔渗透率高、抗雨冲刷性好，在近些年被广泛用于农药助剂［3-4］。邢家华等［5］研究了有机硅助剂S240对蔬菜蚜虫的增效作用，实验结果表明：添加1.5%有机硅助剂S240后，可显著提高20%的丁硫克百威乳油的性能。总之，有机硅表面活性剂可以提高农药利用率，并减少其使用量，降低农药投量，从而降低了对土壤及水源的污染，提高使用农药的安全性。从源头解决了我国有机氯农药、有机磷农药等过量使用带来的危害，提高使用农药的绿色性。

图1　T结构类型有机硅表面活性剂Fig.1 T type structure organosilicon surfactant

1.2在日用化学品中的应用

有关资料显示，目前中国是全球日用化学需求量最大的地区之一，而且每年仍以10%的速度稳步提高，预计到2016——2017年，中国将成为世界最大的日用化学品需求市场。在这庞大的市场需求量的背后，开发符合需求的、高效的表面活性剂显得十分重要。

有机硅表面活性剂具有很高的铺展系数，使用在日化产品中，能在皮肤表面形成保护膜，起到良好的保湿作用。很多研究结果中均提到：多类有机硅类表面活性剂涂抹至皮肤后，可令人感觉舒爽，柔润且无明显黏性，是优良的皮肤保湿剂、润滑剂和防晒产品［6］。使用有机硅季铵盐和聚醚改性硅油作为香波调理剂添加于香波中，代替可引起皮肤刺激或过敏的酒精、丙二醇、甘油等成分，产品泡沫细腻、均匀且丰富，保湿性和滞留性得到提高，赋予头发以更好的光泽和一定抗静电性，对提高香波的抗菌性能也有一定帮助［7-8］。张国栋等［9］人使用甜菜碱两性表面活性剂作为香波调理剂，研究发现该类表面活性剂对皮肤无刺激，配伍性非常好，头发梳理性柔顺并富有光泽。

1.3在纺织行业的应用

有机聚硅氧烷表面活性剂具有良好的柔软性，是纤维制品高附加值化、高功能化不可缺少的原料之一。有机硅表面活性剂作为柔顺剂应用于纺织行业总共经历3个阶段。目前，第二代产品是国内外应用最广泛最成熟的产品，而第三代产品虽然有些已经成熟，但大部分仍处于理论研究阶段。有机硅柔顺剂按结构类型可以分为3类：即非活性有机硅柔顺剂、活性有机硅柔顺剂和改性有机硅柔顺剂。非活性有机硅柔顺剂主要成分为二甲基硅油类，由于其结构中不含有活性基团，因此整理织物时，自身不会交联，与纤维不发生反应，因而赋予织物耐洗性差。活性有机硅柔顺剂其成分主要为含羟基硅乳油和含氢硅乳油，在一些金属盐类催化剂的催化下，在织物表面形成网状结构，使织物具有良好的柔顺性及耐洗性。改性有机硅柔顺剂是20世纪70年代发展起的新产品，以氨基改性的最多，产品大多为混合型。该柔顺剂可以使织物手感柔软滑爽，弹性好，是一种高效的柔顺剂［10-11］。

2　有机硅表面活性剂的展望

随着精细化学品工业的发展，绿色高效的表面活性剂理念日益深入人心，同时，对于多元化生活的需求促使工农业生产中对表面活性剂的需求和要求稳步增加。有机硅表面活性剂作为当今表面活性剂家族中最优良的品种之一，具有原料廉价易得、工艺温和易控、应用广泛、需求量大等优点，较其他家族具有更浑厚的研究潜力，使该产业在世界范围内迅猛发展，人们熟知的有机硅表面活性剂产品种类日益丰富，应用领域稳步扩大，产品需求量不断增加［12］。

今后，特种化、专用化、绿色化以及高效化将成为有机硅表面活性剂的主要研发方向。国内学者对有机硅表面活性剂的研究正在大踏步的追赶国际水平，其中结构双子化等方向已取得了一定的前沿研究成果，虽然尚未达到应用阶段，但也大大提高了该类表面活性剂的特种化研究程度，向特定专用用途的功能高效化迈出了坚实的脚步。同时，工艺及产品的清洁、绿色化研究也有较多进展。但与国外相比研究还不够深入，性能上及专用性上还有较大差距，尚不能满足人们对有机硅表面活性剂的期许，潜力和后劲十足。因此，还需紧跟国际发展潮流，加大研发力度，从基础研究出发，以应用需求为导向，在结构设计上做文章，利用更多生物质资源对产品、工艺进行绿色化，提升整体领域水平。

［1］黄薇.有机硅非离子表面活性剂（一）［J］.有机硅材料，2009，23（2）：126-128.

［2］尹丹娜，郑成，张莉萍.农用有机硅表面活性剂的研究进展［J］.广州化工，2009，37（5）：44-47.

［3］张宇，张利萍，等.有机硅农药超润湿剂的农田应用［J］.农药，2009，48（11）：808-810.

［4］李晓光，周宏慧.有机硅表面活性剂的特性及在农药中的应用［J］.广东化工，2010，37（10）：69-70.

［5］邢家华，伟纲.农用有机硅助剂S240在防治蔬菜蚜虫中的增效作用［J］.浙江农业科学，2010，（05）：1031-1032.

［6］VIRGINIA RAYMOND THIMINU.New Developments in Alkyl silicones［J］. Cosmetics&Toiletry，1993，108（5）：87-93.

［7］毛露甜，王绍芬，钟玉华.聚硅氧烷季铵盐微乳液在化妆品中的抑茵效果［J］.环境与健康，2010，（04）：325-327.

［8］程建华，汪晓军，胡勇友，等.聚醚改性有机硅季铵盐在香波中的应用研究［J］.香料香精化学品，2003，（12）：14-16.

［9］张国栋，李向阳.有机硅产品在化妆品中的应用［J］.日用化学品科学，2006，29（6）29-31

［10］黄洁，安秋凤，黄良仙，等.阳离子型氨基聚醚有机硅表面活性剂的合成及性能研究［J］.化工新型材料，2011，39（1）：103-106.

［11］王学川，雒香，贺宝元，等.有机硅琥珀酸酯表面活性剂的合成与表征［J］.现代化工，2011，31（1）：46-50.

［12］冯耀平，黄亚茹，葛赞，周大鹏.有机硅表面活性剂的研究进展［J］.中国洗涤用品工业，2011，（1）：69-71，76.

App lication of O rganosilicon Surfactant

LIPeng，ZHANGHong-wei，XUMu-ying，FU 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

李鹏（1987-），男，黑龙江哈尔滨人，硕士，研究实习员，主要从事表面活性剂合成及应用相关研究。