有机硅表面活性剂前篇——分类及合成篇

有机硅表面活性剂是以聚二甲基硅氧烷为其疏水主链，在其中间位或端位连接一个或多个有机硅极性基团而构成的一类表面活性剂。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。

其结构通式为：

改变式中的m 、n 及R 基, 可制得具有不同摩尔质量（粘度）及亲水亲油平衡值（HLB值）的有机硅表面活性剂, 用于各种用途, 如用作聚氨酯泡沫的匀泡剂、乳化剂、化妆品原料、涂料的流平剂、消泡剂、抗静电剂、塑料改性剂、燃料添加剂、织物整理剂、水溶性润滑剂、脱模剂、农药助剂等。

01有机硅表面活性剂特点

1、优良的降低表面张力的性能；

2、优良的润湿性能；

3、具有消泡性和稳泡性；

4、毒理性基本上都是生理惰性的；

5、乳化作用大、配伍性能好。

02有机硅表面活性剂的分类

有机硅表面活性剂按其化学结构中亲水基团R的化学性质可分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型4大类，其中以非离子型表面活性剂研究得最多、应用得最广泛。

1、阳离子有机硅表面活性剂

若R基团中含有烷基季铵化合物、酰胺基季铵化合物和咪唑啉衍生物季铵化合物等结构单元，称为阳离子有机硅表面活性剂。在阳离子有机硅表面活性剂中以阳离子型聚硅氧烷季铵盐表面活性剂应用最广泛。阳离子型聚硅氧烷季铵盐表面活性剂摩尔质量较大，可与阴离子型表面活性剂配伍，对人体皮肤、眼睛无刺激，具有一定的抗菌能力，在碱溶液中不产生游离铵，性质稳定。该产品的大分子上含有疏水的长链聚硅氧烷链，使其具有优良的滑爽柔软性。

2、阴离子有机硅表面活性剂

当R基团中含有磷酸酯盐、硫酸盐、羧酸盐、磺酸盐以及磺基琥珀酰胺酯等结构单元时，称为阴离子有机硅表面活化剂。当R为下图结构时，称为阴离子型聚硅氧烷磷酸酯盐表面活性剂。

当R’为脂肪酸官能团时，即为聚硅氧烷磷酸酯甜菜碱两性表面活性剂。该表面活性剂分子中既存在磷酸酯甜菜碱的结构和特性，又具有聚硅氧烷的结构和特性。若选用低摩尔质量聚硅烷，则聚硅氧烷特性弱；反之，选用摩尔质量大的聚硅氧烷，则聚硅氧烷的特性显著。这类产品具有毒性小、抗菌、耐硬水、与各种表面活性剂相容性好等特点。

3、非离子有机硅表面活性剂

当R基团中含有聚醚、烷醇酰胺、酯、糖苷等单元，则为非离子表面活性剂性质。其中，聚醚有机硅表面活性剂应用最多，如：

非离子型聚醚有机硅表面活性剂是由聚硅氧烷链段(A)和聚醚链段(B)组合而成，其组合方式有：AB型、ABA型、BAB型、(AB)n型、支链型和侧链型等类型。而聚醚链段与硅氧烷链段之间的连接又有两种方式，即Si—O—C型和Si—C型。前者不稳定，属于水解型；后者对水稳定，称为非水解型。

4、两性有机硅表面活性剂

若R基团中含有磷酸酯甜菜碱或甜菜碱等结构，则称为两性聚硅氧烷表面活性剂。

03有机硅表面活性剂的合成方法

1、阳离子有机硅表面活性剂的合成

该反应在苯、丙酮、四氯化碳、二甲苯、甲苯等惰性溶剂中进行。

2、阴离子有机硅表面活性剂的合成

3、非离子有机硅表面活性剂的合成

从共聚制备的方法及从水解和化学稳定性出发，可分为两类合成方法：以Si—O—C链连接的共聚物和以Si—C链连接的共聚物。合成步骤可分成两步：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，与聚氧代烷形成嵌段共聚物。

TBC……

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