聚醚有機硅表面活性劑研究現狀

靳軍　吳洪特

【摘 要】有機硅表面活性劑作為一種新型表面活性劑，與其他表面活性劑相比，有更好的疏水性、耐熱耐寒性能、不易被紫外光和臭氧分解、使用壽命長等優點。其中聚醚改性的有機硅表面活性劑已經引起關注和研究。

【關鍵詞】有機硅；聚醚；表面活性劑

一、表面活性劑及其性質

能顯著降低水的表面張力的物質稱之為表面活性劑。近些年來，表面活性劑發展迅速，其應用涉及到很多領域，如油田開發、日化產品、涂料、食品、紡織、材料等，表面活性劑幾乎滲透到一切生產及技術領域。

表面活性劑有兩個重要的性質，一是在各種界面上的定向吸附，另一個是在溶液內部能形成膠團。前一種性質是許多表面活性劑用作乳化劑、起泡劑、潤濕劑的原因，后一種性質是表面活性劑常用增溶作用的原因。

二、有機硅表面活性劑

（一）有機硅表面活性劑特性

有機硅表面活性劑作為一種新型結構的表面活性劑，自20世紀60年代開發以來得到了快速的發展。有機硅表面活性劑具有以下特性：（1）很高的表面活性，其表面活性僅次于氟表面活性劑，水溶液的最低表面張力可降至大約20 mN/m，而典型的碳氫表面活性劑為30mN/m 左右；（2）在水溶液和非水體系都有表面活性；（3）對低能表面有優異的潤濕能力；（4）具有優異的消泡能力，是一類性能優異的消泡劑；（5）通常有很高的熱穩定性；（6）它們是無毒的，不會刺激皮膚；（7）可在一定條件下發生非生物降解，燃燒副產物少，對環境污染??；（8）根據制備方法不同，可以生產不同分子量、不同類型的結構，而且通常分子量都很高，屬于高分子表面活性劑。

（二）有機硅表面活性劑的用途

由于有機硅表面活性劑的優異特性，在很多領域都得到了應用。早在20世紀50年代作為尿烷泡沫塑料的穩泡劑，一直到1994年僅在此項應用中的用量就達約300000t/a，促進了有機硅表面活性劑工業的迅速發展。在近些年中，研究者們合成了更多種類的有機硅表面活性劑，這樣更多更系統地研究了其在水和非水體系中的表面活性、與各種添加劑間的相互作用以及有序組合體行為，建立了其在涂料、化妝品、纖維等工業上應用的理論基礎。盡管有機硅表面活性劑也存在生物降解性能較差、價格相對較高的缺點，但其高效率可彌補其成本的不足。

三、聚醚有機硅表面活性劑

（一）概況

有機硅表面活性劑中的聚醚改性有機硅表面活性劑已經引起廣泛關注，并可在工業生產和日化產品進行應用。它由有機硅鏈段和聚醚鏈段通過化學鍵連接而成。通過調節聚醚、有機硅的聚合度，便可以獲得不同性能、不同用途的有機硅表面活性劑，可應用在涂料工業、聚氨酯、農藥和日化工業等行業。

（二）聚醚有機硅表面活性劑的類型

按聚醚鏈段與有機硅鏈段之間的連接方式，聚醚有機硅表面活性劑分為Si-O-C鍵連接型和 Si-C 鍵連接型。前者抗水性差，易被水解；后者對水穩定。

（三）聚醚有機硅表面活性劑的研究進展

聚醚有機硅表面活性劑最早出現在1954年，隨著研究的不斷深入，這使得聚醚有機硅表面活性劑取得了很大的發展。國外很多學者研究了聚醚有機硅表面活性劑的相行為。Kunieda和Harashima共同合作了一系列關于研究一組明確界定為AB型有機硅聚醚共聚物表面活性劑相行為的論文，并且發現這些共聚物自組裝形成微結構材料，并在低重均分子量油和水的混合物中形成結晶相。Kunieda 等研究了一系列 11AB 型 PDMS-PEO 兩嵌段共聚物表面活性劑在水中的兩相行為。有機硅嵌段的體積分數和總分子量的變化范圍很廣，足以找到正常和液晶相的轉變。

對聚醚有機硅共聚物合成方面的研究也越來越深入。唐瓊等以聚醚和含氫硅油為原料，制得兼有兩者性能的聚醚改性硅油。研究發現產物的粘度指數和表面張力都隨鏈節比的增加而增加；隨著聚合度的增加，產物粘度指數增加，表面張力變??；二元回歸方程很好地預測了聚醚改性硅油的粘溫系數和表面張力。

對于嵌段型的聚醚有機硅共聚物，很多學者同時研究了其在稀溶液中的自組裝行為。Meier研究發現在聚醚有機硅嵌段共聚物中形成了小囊泡?？盏募{米微粒如小囊泡由于有潛在的應用在血管、藥物載體和酶或催化劑的保護殼方面而引起了廣泛關注。

在反應溶劑方面。Austin等人十余年來一直致力于開發更好的、不用從反應體系中除去溶劑以及無溶劑工藝技術。他們以一種不含羥基的酯類作為反應溶劑進行合成研究，反應得到一種透明的粘滯溶液，無需對酯溶液進行分離即可使用。

在后處理工藝方面，Ichinoh 通過在反應結束時加入稀鹽酸進行后處理，可得無味產物。Hino 和Kenichi采用加氫的方法來獲得無味產品。將反應物溶解在甲苯中進行加氫，經過濾、蒸餾出甲苯后即可得到產品，產品的不飽和度約為0.0lmmol/g，沒有氣味且存貯穩定性良好。

（四）聚醚有機硅表面活性劑的應用

聚醚和有機硅具有極強的互補性，由于兩種結構通過化學鍵結合在一起，使性能互補成為可能。

四、小結

隨著科學技術的不斷發展，有機硅不斷出現新產品新用途。目前隨著研究的深入，很多技術已逐漸成形，這為我們進一步開發聚醚有機硅提供了可行的條件。而且聚醚和硅油合成原料的價格逐漸降低，合成路線的不斷優化，更使得新型的有機硅表面活性劑成為未來表面活性劑的發展方向。

參考文獻：

[1]張冬輝.氨基聚醚有機硅的制備及其在消泡劑中的應用[D].江南大學，2013.

[2]耿紅濤.有機硅改性聚醚酯消泡劑的制備及應用研究[D].南京林業大學，2007.

[3]胡偉.聚醚改性有機硅消泡劑的合成研究[D].南京林業大學，2008.

[4]何婷.聚醚改性有機硅乳化劑的合成及性能研究[D].南京林業大學，2014.