阻燃型有機硅表面活性劑及其應用

朱文靜

（南京美思德新材料有限公司，江蘇南京 210047）

現今，表面活性劑在新產品研發方面起到關鍵性作用，為進一步拓展研發領域、降低研發成本，勢必將阻燃有機硅表面活性劑分析工作提上日程，確保及時滿足市場需求。可見，該論題具有探究性意義和現實性意義。

1 有機硅阻燃劑基本介紹

1.1 簡介

有機硅阻燃劑又被稱為無鹵阻燃劑，它主要用于阻燃，并具有毒害程度低、效率高、環境破壞小等優點[1]。分析使用原理可知，有機硅阻燃劑通過優化分子結構、提升相對分子質量實現阻燃抑煙目的。含硅基團柔順性、熱穩定性良好，在交聯技術輔助下完成其在高聚物分子鏈導入活動。當前，凝聚相阻燃機理為阻燃功效發揮提供有力條件，燃燒狀態下生成無機隔氧絕熱保護層（如圖1），進而降低毒煙危害。

圖1 有機硅阻燃劑保護層

1.2 成果

研究人員通過研究有機硅阻燃劑，并分析其性能影響效果，利用熱分析法研究其在熱降解方面的表現，研究結果表明，PC 與聚硅硼氧烷結合，能為炭層形成提供有力條件，且PC復合材料耐用性能大幅提升[2]。此外，研究人員在極限氧指數和錐形量熱分析的前提下探究BSi 對PC/ABS 的阻燃效果，結果表明，BSi（5%）使合金指數由24%上升到28.6%。如果滅火活動中添加BSi，則煙氣、毒氣會大量消失，且燃燒速度減慢、安全風險得到有效控制。

2 阻燃型有機硅表面活性劑性能

2.1 界面性能

Si—O 主鍵具有隔水、隔油特征，它被稱為非水介質。該活性劑與普通碳氫表面活性劑存在差異，具體表現在甲基排列方面，阻燃的有機硅表面活性劑作用于表面，張力低至20mN/m，但碳氫表面活性劑作用下的張力低至30mN/m。從應用角度來講，EO/PO 改性有機硅表面活性劑在市場上備受歡迎，當EO/PO 數值改變，意味著活性劑性能隨之變化，其數值與親水性成正比。適當置入PO，則聚醚鏈隔水效果明顯增強。

2.2 超潤濕性

超潤濕性良好的活性劑當屬三硅氧烷表面活性劑，它在溶液中具有較高適存性。極性表面分子在氧鍵作用下形成單分子層，構成伸展鏈，并在極性表面佇立，這與一般表面活性劑存在明顯差別。當基團空間位阻變化時，鋪展速度和范圍會受到影響，最終影響極性表面定向效果。

2.3 乳液穩定性

一般來說，常規碳氫表面活性劑在乳液穩定方面的作用力缺失，借助AFM 設備觀察界面位置硅表面活性劑力的作用情況。據研究可知，聚二甲基硅氧烷自身隔水性顯著，用量增加的同時，在有機溶劑環境中呈現非溶解特性。

2.4 活性調節性

研究學者以實驗分析的方式觀察聚氧乙烯醚三硅氧烷表面活性劑與二氧化碳融合表現，基于EO 數調整改變乳液存在狀態。對此，研究人員分析基團敏感表現，可通過增減聚二甲基硅氧烷主鏈來調整表面活性。

3 阻燃型有機硅表面活性劑具體應用

3.1 用于發酵工業

借助發酵環節生成食品、藥品，通過添加消泡劑減少泡沫量。一般來說，消泡劑應達到無毒、滅菌需要，分析表面張力可知，消泡劑表面活性物質張力低于發酵液，并在氣體界面、液體界面形成單分子層，爭取在最短時間內完成破泡任務。其中，阻燃型有機硅表面活性劑滿足親水性、疏水性需要，非離子型有機硅表面活性劑在消泡方面發揮顯效作用。

3.2 用于農藥領域

農藥加工期間適量添加助劑，其中，質量分數為0.06～0.09的有機硅表面活性劑能在一定程度上保證化學穩定性，并提升物理性能。適當豐富制劑品種，有利于擴大阻燃型有機硅表面活性劑在農藥領域使用范圍，因植物表皮普遍存在抗濕潤性、負電荷性，將其用于植物表皮，既能提高藥效，又能借助滲透作用將害蟲致死。對于農業生產活動來說，阻燃型有機硅表面活性劑適量添加，有利于提高農業產量，并保證農作物質量。

3.3 用于皮革行業

皮革中添加此類活性劑，既能潤滑，又能防水，將其與有機硅加脂劑結合，能夠適當控制加脂劑用量，進而縮小皮革化學品制造成本。有機硅表面活性劑在皮革領域廣泛應用，無論是服裝革還是鞋面革，都能通過浸漬操作實現潤滑效果，最終提高皮革產品市場銷量，并提高消費者滿意度。此外有機硅表面活性劑又可充當防水劑、涂飾劑，使皮革產品質感大幅提升。

3.4 用于塑料工業

近年來，塑料制品在市場中大量銷售，從塑料制品安全性、實用性等角度出發，應在生產階段適量使用有機硅表面活性劑。聚氨酯泡沫塑料生產環節合理添加有機硅表面活性劑，能起到穩泡、均泡作用，并在一定程度上提升表面活性，根據塑料工業生產需要有效制造軟硬度不等、彈性不等的泡沫。具備阻燃特征的有機硅泡沫穩定劑在市場中廣泛使用，可見此類活性劑具有良好發展前景，能為泡沫塑料工業持續發展提供有力支持。

3.5 用于日化用品

有機硅表面活性劑優點較多，如抗氧化、防水透性、無毒等，將其用于日化用品，既能保證皮膚透氣效果，又能帶來安全性和舒適性。此外，它能有效提升日化用品市場競爭力，備受廣大消費者青睞。對于日化用品廠家來說，應客觀分析有機硅表面活性劑內在優點，將其與膏霜類制品、化妝品、洗護用品有機結合，盡最大可能提高結合產品的應用效能，全面滿足使用者需求。

3.6 用于紡織行業

紡織纖維在有機硅表面活性劑作用下，呈現效果顯著的殺菌性、抗靜電性。以陽離子型活性劑為例，將其在紡織業中使用，能夠保證紡織用品柔軟性，對于紡織品體驗者來講，能夠獲得良好著裝體驗，進而會增加紡織產品在市場中的銷量，這對紡織業經濟效益增加有促進意義。以季銨鹽類陽離子型活性劑為例，將其與纖維制品有機結合，能夠起到防霉、滅菌作用，同時還能保證纖維制品安全性，在一定程度上提高纖維制品使用壽命。

3.7 用于食品、醫藥行業

現今，人們高度重視食品、藥品安全性和方便性，一旦產生食品、藥品安全問題，那么后果將不堪設想，并極易引發社會矛盾，這對社會和諧、穩定發展將帶來不利影響[3]。基于此，有效運用有機硅消泡劑能夠滿足食品藥品生產需要，它以改性聚硅氧烷來消泡、抑泡，且用量小、成本低、無毒，所以該消泡劑被豆制品制造業、抗生素生產單位一致認可。

3.8 用于機械加工業

我國工業化進程逐年加快，于金屬制品生產階段應用阻燃型有機硅表面活性劑，能夠有效清除污物，進而加快金屬制品生產速度，全面保證產品質量，這對工業持續發展起到推動作用。最為重要的是，阻燃型有機硅表面活性劑不以降低表面質量為條件，它能有效延長產品壽命，并減少環境污染，為機械自動清洗、便捷維修提供便利。可見，有機硅表面活性劑能為機械加工業良性發展提供有力支持。

4 結語

綜上所述，隨著市場經濟的不斷發展，社會各行業日益向精細化發展，有效應用阻燃的有機硅表面活性劑，能夠更加深入地挖掘應用行業發展潛能，進而提高行業經濟效益。結合時代發展需要，全方面分析阻燃型有機硅表面活性劑實際特點，能夠促進工業綠色化發展，這對我國市場經濟常態化運作有積極影響。