有机硅 表面活性剂
有机硅表面活性剂
≡Si-H + CH2=CHCH2NH2 → ≡SiCH2CH2CH2NH2
上述含活性基团的硅氧烷起始EO, PO的开环聚合
4．有机硅表面活性剂的水解稳定性
Si-O-C 链接容易水解 Si-C链接非常稳定
为什么三聚硅氧烷聚醚表面活性剂容易水解？ 硅氧键的水解断裂！！ ≡Si-O-Si≡ + H2O ≡Si-OH + HO-Si≡
[19] Roggenbuck, F. C.; L. Petroff, and D. Penner, Proc. North Central Weed Control Conf. 43:82(1988).
[20] Kapusta, G., A Compendium of Herbicide Adjuvants.
有机硅表面活性剂的应用不仅使除草剂的除 草活性有明显增大，也使其耐雨水冲刷性能有了 明显改善
无降雨时增效剂对除草效果的影响
有机硅增效剂的主要牌号
有机硅表面活性剂与传统非离子表面活性剂的比较
除草剂的润湿行为对比 （a.非离子，b.玉米油，c.有机硅）
Silwet L-77 对大豆叶片吸收脱氧葡萄糖能力的影响
33, 374. [11] Gradzielski, M.; Hoffmann, H.; Robisch, P.; Ulbricht, W., Tenside
Surf. Deterg 1990, 27,366.
[12] Zhu, X.; Miller, W. G.; Scriven, L. E.;Davis, H. T., Colloids Surf. A 1994, 90, 63.
sv= ls + lv cosθ
其中：sv 是固体表面张力 lv 是液体表面张力 ls 是固液界面张力 θ 是接触角
有机硅表面活性剂
有机硅表面活性剂
有机硅表面活性剂是一种应用广泛的典型非离子型表面活性剂，此类表面活性
剂应用于印刷、护肤品、洗涤剂等多种领域。
由于有机硅表面活性剂具有优异的表面活性、环境安全性、抗乳化、防结垢性
能和低毒性等特性，使其在日用品、农药、精细化工等多个工业领域中仍然具有极其重要的应用价值。
有机硅表面活性剂的科学含义是指一组以矽为主的结构单元构成的聚合物，其
特殊的结构单元使其具有低毒性、不溶于水、紧凑稳定、优异的表面和界面活性能等特性。
由于这类表面活性剂具有低亲水性、良好的乳化性、耐冷性能等特点，因此应
用于各种液体清洗剂中有着十分重要的意义。
在安全、洁净、效率等方面也有着卓越的表现。
有机硅表面活性剂还具有较好的生物解脱性，可以被自然的生物系统安全降解，不会对环境造成污染。
它还能有效的阻止水面上的泡沫，减少空气中的主要有机污染物，这也使其在表面活性产品中占有重要的地位。
从上述内容可以看出，有机硅表面活性剂具有多种优势，广泛应用在各行各业
领域，真可谓是一种极为实用且价值不可估量的产品。
三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵
三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵是一种具有广泛应用领域的有机硅表面活性剂。
其分子结构中含有硅氧键和季铵盐基团，使其具有优异的表面活性和抗静电性能，被广泛应用于家居洗涤用品、个人护理产品、汽车美容用品等行业。
1.分子结构三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵的分子结构中含有硅氧键和季铵盐基团。
硅氧键赋予其优异的耐高温性能和化学稳定性，季铵盐基团赋予其优异的表面活性和抗静电性能。
这种特殊的分子结构使其在各种应用领域都能发挥优异的性能。
2.表面活性三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵具有非常良好的表面活性，能够降低液体表面张力，提高液体的渗透性和分散性。
这使得它在洗涤剂、乳液、乳化剂等产品中得到广泛应用。
在清洁产品中，它能够帮助去除油污和污垢；在个人护理产品中，它能够赋予产品良好的分散性和渗透性。
3.抗静电性能在纺织品、塑料制品等领域，静电常常是一个令人头痛的问题。
而三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵具有优异的抗静电性能，能够有效地减少产品表面的静电产生，并且对已经产生的静电也能够进行有效地消除。
在纺织品、塑料制品等领域，它能够被广泛应用于抗静电处理产品中。
4.耐高温性能硅氧键使得三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵具有较强的耐高温性能，其表面活性和抗静电性能在高温下也能够保持较好的稳定性。
这使得它能够被应用于需要高温处理的产品中，如汽车美容产品、家居清洁产品等。
三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵作为一种具有多种特性的有机硅表面活性剂，其在各种应用领域都能发挥其优异的性能。
它为清洁产品、个人护理产品、汽车美容产品等提供了重要的功能性成分，受到了广泛的欢迎。
未来，随着技术的不断进步和需求的不断增长，相信三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵在更多领域将发挥更加重要的作用。
5. 应用领域三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵具有广泛的应用领域，其中包括但不限于以下几个方面：5.1. 家居清洁用品在家居清洁用品中，三甲氧基硅丙基二甲基十八烷基氯化铵常被用于各类洗涤剂、玻璃清洁剂、多用途清洁剂等产品中。
有机硅表面活性剂
☆有机硅表面活性剂、生物表面活性剂、含氟等特种表面活性剂：量大面广的绿色阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂，两性离子表面活性剂：新型、绿色表面活性剂如脂肪酸甲酯乙氧基化物(FMEE)、脂肪酸甲酯磺酸盐(MES)、烷基多糖苷(APG)，单乙醇酰胺琥珀酸酯；☆烷基苯(AB)，环氧乙烷(EO)，环氧丙烷(PO)，壬基酚(NP)，辛基酚(OP)，乙二醇(EG)，乙醇胺，聚乙二醇(PEG)，乙撑胺(EA)，脂肪酸，脂肪醇，脂肪胺，脂肪酸甲酯；☆洗涤剂：肥(香)皂、洗衣粉、液体洗涤剂、沐浴露、洗手液、洗洁精、清洁剂、洗化原料及其中间体、工业、商业、民用洗涤设备；☆个人及家居护理用品；☆日化产品包装技术、材料及机械设备；☆其他复配表面活性剂、洗涤剂及各类表面活性剂、洗涤剂研究成果、专利技术；表面活性剂在化学抑尘剂中的应用现状表面活性剂按其亲水基团结构的离子性可分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂和非离子型表面活性剂。
分子量高的表面活性剂称为高分子表面活性剂。
另外，还有天然表面活性剂、特种表面活性剂等种类。
不同的表面活性剂在化学抑尘剂中有着不同的应用，化学抑尘剂中应用的主要表面活性剂的类型有如下几种。
2.1 阴离子表面活性剂配方型抑尘剂阴离子表面活性剂在低温下较难溶解，随温度升高溶解度增大，溶解度达到极限时会析出表面活性剂的水合物。
但是，水溶液加热至一定温度时，表面活性剂分子发生缔合，溶解度会急剧增大。
阴离子表面活性剂一般具有良好的渗透、润湿、乳化、分散、增溶、起泡、抗静电和润滑等性能，用作洗涤剂有良好的去污能力。
主要有高级脂肪酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐、脂肪酸酰氯与蛋白质水解缩合物、磷酸酯盐等。
阴离子表面活性剂由于其良好的润湿性、渗透性，在化学抑尘剂中起着很重要的作用，大部分的抑尘剂均添加有阴离子表面活性剂。
阴离子表面活性剂在抑尘剂中主要起润湿的作用，也有部分起乳化的作用，从而达到黏结粉尘的效果。
有机硅表面活性剂的特性及应用
有机硅表面活性剂的特性及应用有机硅表面活性剂（silicone surfactant）是特种表面活性剂中最重要的品种之一。
近年来，由于有机硅表面活性剂具有优良的降低表面张力以及优良的润湿、消泡和稳泡性等特性，引起了人们的极大兴趣。
作为一类特殊的表面活性剂，有机硅表面活性剂是以聚硅氧烷为母体、端基或侧链连接一种或多种功能性官能团的表面活性剂。
它具有优良的降低表面张力的能力，优良的润湿、消泡、稳泡以及抗老化、耐高温等特点，而且其生物降解性好、对环境污染小。
在洗涤用品等日用化工产品以及纺织印染、电镀防腐等领域中，这种表面活性剂有着广泛的应用前景和发展潜力。
有机硅表面活性剂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有机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。
有机硅表面活性剂在同等浓度的溶液中具有更低的表面张力。
其分子中含有很多支链结构，不易结晶，通常在低温时不沉淀。
有机硅表面活性剂生理毒性极低，因而广泛应用于洗涤用品、妆品中。
由于其分子结构特殊，界面膜上各分子间的黏附力很小，因此是很好的润湿剂及极佳的润滑剂。
此外，与一般表面活性剂相比，有机硅表面活性剂的表面张力极低、具有超级润湿和铺展性能、配伍性能好，无毒副作用，还具有气孔渗透性和良好的抗雨水冲刷性能等特点，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。
有机硅表面活性剂可按其离子性分为阳离子型、阴离子型、非离子型、两性离子型四大类。
有机硅表面活性剂在日用化学品的特殊功能的研究，比如阳离子改性有机硅表面活性剂在发用日化品中的抗静电、杀菌作用，非离子表面活性剂的消泡功能，有机硅表面活性剂与其他表面活性剂的配伍性。
具有消泡功能有机硅表面活性剂适用于各种活性剂的水体系中做消泡抑泡剂。
特别适用于消除阴离子表面活性剂体系和粘度较高的液体泡沫。
对各类清洗剂强碱状态下，都有独特的效果。
在洗涤剂中使用有机硅表面活性剂。
有机硅表面活性剂的特点及用于农药的益处
10.00
0.00
1天
3天
7天
4000X 8000X
有机硅表面活性剂的特点及用于农药的益处
防效％
Silwet408(0.1%)+48％乐斯本乳油防治小菜蛾
92.00
90.00
88.00 86.00
84.00
82.00
80.00
78.00 76.00
74.00
72.00
1天
3天
7天
2000X 4000X
1%阿维菌素EC +GE
1%阿维菌素EC +OP-10
1%阿维菌素EC +JFC
稀释倍数或浓度 \
2000倍 0.05% 0.10% 0.05% 0.10% 0.05% 0.10%
表面张力(mN/m) 72.4 35.8 22.6 22.2 32.4 34 31 29.8
有机硅表面活性剂的特点及用于农药的益处
0.05% 681.4 489.4 443.2 604 495
+Silwet408
0.10% 961.1 940.5 790.8 682.3 899.9
0.05% 28.26 19.63 22.8 35.48 35.78
1%阿维菌素EC +OP-10 0.10% 30.18 21.32 26.1 36.01 36.12
Silwet L-77表面活性剂
聚乙氧基三硅氧烷（TSE）
有机硅表面活性剂的特点及用于农药的益处
有机硅表面活性剂的特点及用于农药的益处
Silwet农用助剂的特点
• 超级展扩剂 • 增加喷雾药液覆盖面 • 可有效减少喷雾量 • 促进喷雾药液快速吸收 • 非离子表面活性剂 • 符合环保要求
有机硅表面活性剂的应用及研究进展
有机硅表面活性剂的应用及研究进展1.功能性涂料和涂层剂：有机硅表面活性剂可以作为涂料和涂层剂的分散剂、增稠剂、润湿剂和降低反应性的剂量。
有机硅表面活性剂的独特结构和性质使得涂料具有优异的附着性、耐磨性和耐化学性，并且能够提供超级疏水性和超级亲水性的性能。
2.肥皂、洗涤剂和清洁剂：有机硅表面活性剂的亲油性和亲水性可以被应用于肥皂、洗涤剂和清洁剂等产品中。
3.医药领域：有机硅表面活性剂可以在制药生产中作为辅助剂，用于增加药物的溶解度和稳定性。
4.纺织品和塑料处理剂：有机硅表面活性剂可以用作纺织品和塑料处理剂，可提高纺织品和塑料的柔软性、耐久性和抗静电性能。
5.个人护理产品：有机硅表面活性剂在个人护理产品中应用广泛，例如洗发水、沐浴露、面霜等，可提供更好的泡沫性和润滑性。
近年来1.绿色合成方法：研究人员致力于开发低能耗、低污染的合成方法，例如采用微波辅助合成、酶催化合成等。
2.分子结构设计：通过调控有机硅表面活性剂的分子结构，研究人员可以获得具有特定性质和功能的表面活性剂，如自组装性能、温度响应性能和荧光性能等。
3.纳米粒子修饰：通过将有机硅表面活性剂与纳米材料相结合，可以获得具有特殊性质和功能的复合材料，如磁性纳米粒子和金属纳米粒子修饰的有机硅表面活性剂。
4.应用拓展：近年来，有机硅表面活性剂在环境治理、油田开发和废水处理等领域的应用得到了广泛关注。
研究人员不断探索有机硅表面活性剂在新领域的应用潜力。
总结起来，有机硅表面活性剂具有广泛的应用领域，其研究进展主要体现在绿色合成方法、分子结构设计、纳米粒子修饰和应用拓展等方面。
随着对环境友好和高性能产品需求的增加，有机硅表面活性剂的研究和应用前景仍然十分广阔。
有机硅表面活性剂
≡Si-H + CH2=CHCH2NH2 → ≡SiCH2CH2CH2NH2
上述含活性基团的硅氧烷起始EO, PO的开环聚合
4．有机硅表面活性剂的水解稳定性
Si-O-C 链接容易水解 Si-C链接非常稳定
为什么三聚硅氧烷聚醚表面活性剂容易水解？ 硅氧键的水解断裂！！ ≡Si-O-Si≡ + H2O ≡Si-OH + HO-Si≡
6. 有机硅表面活性剂的润湿与铺展作用
液体在固体表面的润湿是一种常见的物理现象
涂料、油墨液滴在金属、塑料、水泥等表面的涂布 墨水在纸张中的渗透 农药制剂在蜡质叶面的铺展等
三聚硅氧烷表面活性剂的出现不仅使人们对表面 活性剂水溶液的铺展能力有了耳目一新的认识， 也使传统的润湿理论受到挑战。
平衡状态时，表面张力与接触角的关系：
H C C HC H C C H
H
H
HC H
Si
Si
Si
O
O
HCH
CH H
HCH
HCH
表面活性由-CH2-体现 由-CH3来体现 表面能为30dyn/cm或更高 表面能约为20dyn/cm 水面上一株茁壮的水草 一朵盛开的睡莲
共同点
表面张力与浓度对数曲线有一个拐点，反 映出有机硅表面活性剂的自聚集（胶束的 形成）
(CH3)3Si-OH + (CH3)3Si-OH MM + H2O
三甲基硅醇溶于水，没有表面活性 MM不溶于水，没有表面活性；进入胶束或分层
解决水解问题的途径
a. 聚醚的改进
— 降低游离聚乙二醇含量 — 端羟基封闭
b. 减少有机硅链节中M的相对含量
— 提高亲油基分子量 — 环状硅氧烷的应用 — A-B-A型分子结构
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3. 临界胶束浓度 ( CMC ) (Critical Micelle Concentration)
在表面张力对浓度绘制的
曲线 上会出现转折。继续增
加活性剂浓度，表面张力不再
降低，
CMC
表面活性剂溶液中开始形成胶束的最低浓度称为 临界胶束浓度。
6.3临界胶束浓度(critical micelle
[mi¹sel] concentration)
第六章 表面活性剂（Surfactant）
6.1表面活性剂的一般结构 6.2 表面活性剂分类 6.3 常用表面活性剂性能参数 6.4 胶束(micelle) 6.5 表面活性剂的重要作用 6.6表面活性剂与自然界中的超分子结 构
6.1表面活性剂的一般结构
表面活性剂是指能显著降低水的表面张力的一 类物质 表面活性剂从结构上看均为两亲分子，即同时 具有亲水的极性基团和憎水的非极性基团。
(2) 磺酸盐 R-SO3－ 例如： 洗衣粉中的十二烷基苯磺酸钠(ABS)等
(3) 硫酸酯盐 R-OSO3－
(4) 磷酸酯盐 R-OPO32－
6.2.2.阳离子表面活性剂
具有易吸附于一般固体表面及杀菌性两个特点
(1)伯胺盐 R-NH3＋
(2)季胺盐 CH3
|
季胺盐水溶液具有强杀菌 性，常用作消毒、杀菌剂
H3C
CH3 CH3
C Si
(O
CH3 CH3
CH3
Si )4
CH3
6.2 表面活性剂分类
表面活性剂通常采用其极性基团的结构来分类，
表面活性剂
离子型
阳离子型 阴离子型 两性型
非离子型
阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用， 否则可能会发生沉淀而失去活性作用。
6.2.1.阴离子表面活性剂
(1) 羧酸盐 RCOO－ 例如： 肥皂中的表面活性成分硬脂酸钠等
6.3 常用表面活性剂性能参数
1. C20 ：降低溶液表面张力
20mN·m-1 时所需的表面活
性剂浓度,
20mN/m
该值愈小表明表面活性剂在界
面的吸附能力愈强。
C20 有效值
2. 表面活性剂有效值
能够把水的表面张力 降低到的最小值。显然，
杂质的原因
能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有效。
6.3 常用表面活性剂性能参数
C ＝ CMC
溶液表面定向排 列已经饱和，表 面张力达到最小 值。开始形成小 胶束
C > CMC
溶液中的分子的憎水 基相互吸引，分子自 发聚集，形成球状、 层状胶束，将憎水基 埋在胶束内部
6.4常用表面活性剂性能参数－亲水亲 油平衡值(hydrophile-lipophile balance)
在表面活性剂的应用中，需根据不同目的选择具备适当 亲水亲油性的表面活性剂
在Gemini表面活性剂中,两个离子头基是靠联接基团通过化 学键而连接的,由此造成了两个表面活性剂单体离子相当紧密的 连接,致使其碳氢链间更容易产生强相互作用,即加强了碳氢链间 的疏水结合力,而且离子头基间的排斥倾向受制于化学键力而被 大大削弱这就是 Gemini 表面活性剂和单链单头基表面活性剂相 比较,具有高表面活性的根本原因。
Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来衡量表面活性物 质的亲水性。 对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：
HLB值=
亲水基质量 亲水基质量+憎水基质量
×20
石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。 其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。
Hale Waihona Puke 6.4HLB值的意义临界胶束浓度简称CMC
表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度称为临 界胶束浓度。
在CMC附近，表面活性剂溶液的许多性质都会出现转 折，如表面张力、电导率、去污能力等
6.3临界胶束浓度 (critical micelle concentration)
表面活性剂浓度变大
C < CMC
分子在溶液表面 定向排列，表面 张力迅速降低
极性头
8－18C 长链烷基等非极性基团
非极性基团：
1. 最常见的是8－18碳的直链烷烃，或环烃等
如 C17H35－，R－
等
2. 全氟表面活性剂：将上述碳氢链中的氢原子全部用 氟原子取代即可。其疏水作用强于碳氢链，其水溶液 表面张力可低至20mN/m以下
3. 硅化合物类：如下所示的聚硅氧烷链疏水性很突出
O HO
OH
H OC2H4 O
n
O OC R
Span
(失水山梨醇的脂肪酸酯)
O
O
OC R
Tween
O C2H4O H
m
Span类 及 Tween类表面活性剂
Span
O
OH
OH
O
O
CR
OH
(失水山梨醇的脂肪酸酯)
Tween
O O
O
CR
H(OC2H4)x O
O(C2H4O)zH
O(C2H4O)yH
6.2.5.Gemini
根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。例 如：HLB值在2～6之间，可作油包水型的乳化剂；8～10之 间作润湿剂；12～18之间作为水包油型乳化剂。
HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | |———| |——| |——| |——| |
石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | |————| 聚乙二醇
O/W乳化剂
俗称 OP系列，化学性质稳定，抗氧化性能强
(3)聚氧乙烯烷基酰胺 R-CONH(C2H4O)nH
常用作起泡剂、增粘剂
(4)多元醇型 主要是失水山梨醇的脂肪酸酯及其聚氧乙烯加成物
Span类 及 Tween类表面活性剂即属此类 具有低毒的特点，广泛用于医药工业、食品工业以及生化实验
Span类 及 Tween类表面活性剂
(3) 卵磷脂类 属天然表面活性剂，常用作食品添加剂
6.2.4.非离子表面活性剂
亲水基多为聚氧乙烯基构成，由所含氧乙烯基数目控制其亲水性。 稳定性高，与其他类型表面活性剂相容性好，可混合使用
(1) 脂肪醇聚氧乙烯醚 R-O-(CH2CH2O)nH
俗称平平加系列，具良好湿润性能
(2)烷基酚聚氧乙烯醚 R-(C6H4)-O(C2H4O)nH
例如
C16H33-N+-CH3Br－ |
CH3
十六烷基溴化铵(俗称1631)
(3) 吡啶盐 例如 C12H25(NC5H5)+
6.2.3.两性表面活性剂
(1) 氨基酸型 R-NH2CH2-CH2COO－
洗涤性能良好，常作为特殊洗涤剂
(2)甜菜碱型 CH3
R-N+-CH2COOCH3
去污力强，对纤维有保护作用