有机硅助剂在有机颜料中的应用与发展

有机硅助剂在有机颜料中的应用与发展

随着高分子材料应用领域的不断拓展，有机硅材料应用越来越广泛，应用范围涵盖了几

乎所有的工业领域，受到高度重视。作为一类具有优异性能的高分子材料得到广泛应用，被

誉为现代工业的味精。有机硅通常分为四类：硅油、硅树脂、硅橡胶、硅烷偶联剂。其

主链由硅氧键链节 | (—Si—O—) 构成，侧链通过硅原子与不同 | 有机基团相结合，形成一系列产品。这些产品的结构中包含了有机基团和无机结构，使之具

有特殊性能：耐高低温、耐老化、电气绝缘、耐臭氧、憎水、耐溶胀、耐辐射、无毒无腐蚀

和生理惰性等，与其他高分子材料相比，其最突出的性能是优良的耐温特性、介电性、耐候性、生理惰性和低表面张力。有机硅表面活性剂是近年来得到高速发展的新的功能材料，

引起了各行各业人们越来越浓厚的兴趣。在日化、个人护理品、皮革、造纸、三次采油用化

学品等行业得到了广泛的应用。由于有机硅具有一些其他类材料不具备的性能，人们对其在

新领域的应用前景寄予厚望，并逐步加大了科研开发的力度，期望取得较大的突破和进展。

被誉为现代工业的味精的还有表面活性剂，它是一类同时含有疏水基团和亲水基团的有机化

合物。可以是低分子物，也可以是高聚物。表面活性剂按其亲水基的种类可分为阳离子型、

阴离子型、非离子型和两性离子型。表面活性剂可显著改善物质表面的润湿性能，对于固体

表面可通过表面活性剂在表面进行单层吸附使表面拒水、抗黏；通过多层吸附使表面更加亲水。对于液体界面，表面活性剂可通过降低界面张力，增大润湿性，提高渗透作用，一些具

有支链结构或多烷基结构的表面活性剂具有好的润湿性能，其HLB值在7-9之间。有机

硅表面活性剂是指分子结构中，含有有机硅成分的表面活性剂，它也可以分成上述几类。有

机硅表面活性剂包括了一个结构类型的范围，它们不象许多常用表面活性剂基本上是线性结

构的，而是T型结构，由全部是甲基化硅氧烷组成的骨架。带着一或一个以上的聚醚尾巴。

有机硅主链十分柔顺，分子间作用力较弱。有机硅表面活性剂的疏水基团是由疏水性比碳链

类更强的烷基硅氧烷组成，具有更强的表面活性，在同等浓度的溶液中，表面张力低，表面

能小，黏度低，成膜能力强，因此获得了更广泛的应用。 2 有机硅表面活性剂介绍随

着有机硅单体生产规模的扩大和对有机硅后续产品的深入研究，人们对有机硅表面活性剂的

认识进一步加深，有机硅表面活性剂的品种不断增加，应用领域不断扩大。下面按有机硅表

面活性剂的类型，分别介绍它们的应用发展情况。 2.1 阳离子型表面活性剂氨基

改性聚硅氧烷(简称氨基硅油)和氨基硅烷是最典型、用量最大、用途最广的有机硅阳离子型

表面活性剂。氨基有伯、仲、叔氨基及季铵基之分。由于氨基具有亲水性，所以，氨基硅油

容易做成乳液或微乳液，氨基硅油乳液是纺织上应用最普遍的柔软剂。提高氨基硅油亲水性

的途径很多：一是在氨基硅油分子上同时接入亲水的聚醚、羧酸基、磺酸基。二是将亲水的

聚醚硅烷偶联剂与有机硅单体共聚。三是将带反应性基团的聚醚接枝到氨基硅油上去。

低分子的有机硅季铵盐如DC-5700是典型的阳离子型表面活性剂，也是安全性很高的抗菌剂，

分子中有三个烷氧基，非常容易水解，水解生成的硅羟基反应活性很高。三烷氧基硅烷季铵

盐与其他物质反应后存在疏水的缺点。可在处理工作液中加入环氧水溶性硅油。以克服此缺点。聚硅氧烷季铵盐也是典型的阳离子型表面活性剂，是扩发美发的最佳调理剂。用聚

硅氧烷季铵盐配制的洗发香波，具有柔软、滑爽、抗静电、易梳理等优点。将其应用于颜料

表面处理和改性中，容易产生较好的效果，在聚硅氧烷季铵盐大分子上同时接入亲水、抗静

电型聚醚、磷酸酯基等改性基团，就会更理想。在颜料表面处理和改性中会遇到静电问题。当用有机硅表面活性剂处理颜料表面时，可产生亲水性外表面，即作为抗静电剂的表面

活性剂在材料表面形成正向吸附，疏水基朝向材料表面，亲水基伸向空间，由于颜料的离子性引起导电性增加，产生放电现象，使表面电阻下降，从而防止了电荷积累。作为抗静电剂使用，一般要求有机硅表面活性剂有比较大的疏水基和比较强的亲水基团。一般首先选用阳离子表面活性剂，其次是两性表面活性剂。阴离子表面活性剂的一些品种也是优良的抗静电剂，如碳链较长的烷基磺酸盐、烷基硫酸盐等，特别是高碳磷酸酯盐的抗静电性可以与阳离子相比。特别是亲水性表面活性剂具有较优异的导电性，山东大学开发的变性硅油是一种性能优异的抗静电剂。有机硅表面活性剂和有机硅高分子的柔软效果最佳，但原料价格较高，往往要和其他柔软性组分配合使用以降低成本。国内目前主要品种有烷基咪唑啉季铵盐、有机硅、聚氧化乙烯等。氨基硅油在日化行业主要用于柔软液洗剂、护肤、护发和美发用品。由于氨基硅油带弱阳电荷，可以将其应用于表面带负电荷的颜料表面的处理和改性，在处理和改性过程中，氨基硅油能自动吸附到颜料上。氨基硅油也可用做香波调理剂。透明香波要求调理剂在香波中的溶解性相当好。具有一定氨值的氨基硅油可做成透明的微乳液，配合适当的阴离子表面活性剂，便可作成透明香波。应用到颜料助剂是否会起到好的明显的效果，需要验证。 2.2 非离子型表面活性剂非离子型有机硅表面活性剂主要是指聚醚改性硅油。在纺织工业的用途主要是作为亲水整理剂和消泡剂，如亲水型有机硅织物整理剂和水溶性聚醚改性硅油消泡剂。亲水性聚醚改性硅油在日化行业的用途主要是作为亲水护肤、护发剂。聚醚改性硅油的一个重要性能是能非常明显地降低水系或非水体系的表面张力；因而，在液体洗涤剂中甚至在三次采油体系中很有应用前景。例如：在去油污洗涤剂配方中加入0.5%-1%的聚醚改性硅氧烷类表面活性剂，则含0.2%去油污洗涤剂的水溶液的表面张力可降至25mN/m以下，去油污的效果，即油污脱除率由原来的61%提高到90%。非离子型有机硅表面活性剂的另一重要用途是作为硅油乳化剂。用1%的聚醚改性硅油便可做成稳定的硅油乳液。 2.3 阴离子型表面活性剂阴离子型有机硅表面活性剂包括羧酸型、磺酸型、硫酸酯型、磷酸酯型，它们可以通过带不饱和键的相应酯与含氢硅油的硅氢加成反应得到，也可以通过环氧基中间体转化。如用丙烯酸酷、α-十一烯酸酯与含氢硅油进行硅氢加成反应制成带羧基的阴离子型表面活性剂；有机硅磷酸酯可通过聚醚改性硅油分子上的羟基与五氧化二磷、多聚磷酸酯的反应得到。有机硅磺酸盐可用环氧改性硅油与亚硫酸氢钠反应得到；用此方法合成的阴离子型表面活性剂与十二烷基硫酸钠相比，表面张力大大降低(如下表所示)。有机硅磺酸盐与十二烷基硫酸钠溶液的表面张力 mN/m

从表中可以看出，有机硅磺酸盐的表面张力大大低于十二烷基硫酸钠的表面张力。 2.4 两性离子型表面活性剂

与非硅类两性离子型表面活性剂一样，两性离子型有机硅表面活性剂也有甜菜碱型、氨基酸型、咪唑啉型等。两性离子型有机硅表面活性剂的主要特点是更加温和、更易配伍，广泛用于个人护理洗发剂中。用于洗发香波时，对眼睛、皮肤无刺激；泡沫更加稠密、丰满，克服了一般有机硅调理剂的抑泡缺点。如将氨基硅油与二元酸酐反应形成的两性离子型表面活性剂作为头发调理剂，头发处理后的干湿梳理等级由对照样的4-5级提高到1-2级。有机硅酰胺甜菜碱型表面活性剂用作香波调理剂时，对皮肤无刺激，配伍性好、头发梳理性好、并有光泽。 3 有机硅表面活性剂用做为颜料助剂应用实例针对颜料助剂现状，我公司研制开发两种含有有机硅成分的产品：WB-101和WB-610 WB-101的主成分是黄颜料衍生物，