硅油及其在日化领域的应用

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2.硅油的结构特点
①Si—O偶极间的相互 ③原补旋子Si偿结间-O,构的键使。距的得离键S长长i—,、O使键呈得角螺聚较硅大, 氧具O零柔键②硅外S用烷有,顺i—旋每氧,力类很所O转个链起小高大以链所螺节着,分的聚之需环组屏表子自硅间的由成蔽面化由氧的能,作张6合度烷个相量甲 用 力物,主左互几基,小原围链右作乎向使。子绕十为间分Si-
0.25-0.1 0.1-0.06
<0.06
颜色
乳白 兰白 半透明 透明
氨基硅油乳液粒径分布
嵌段硅油乳液粒径分布 13
嵌段型聚硅氧烷织物整理剂的制备及应用. 李洁. 2013.华东理工大学
7.硅油乳液乳液分类
按照聚硅氧烷的种类分为三种:
(1)非活性聚硅氧烷类 最典型的代表是聚二甲基硅氧烷,硅原子上所连地全为非活性 的甲基它不能自身交联,也不能参与反应。
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3.硅油的基本结构
结构特点一:化学键
硅氧硅键(Si-O-Si) 硅碳键(Si-C) 硅氧键 (Si-O-R) 硅氢键 (Si-H) 其他有机基团成键
如:C-C,C=C,C-N, C-O-C
耐热性、阻燃性、抗氧化 性、耐电晕、耐电弧性、 耐辐照性、介电性、耐候 性
表面活性、疏水性、脱模 性、消泡性
• 二甲基硅油也称甲基硅油,是无色透明油分。根据分子 量的不同,可从低粘度到软膏状体。常使用低粘度的二 甲基硅油。
• 就具有较好的柔软性,在化妆品中常取代传统的油性原 料,如石蜡、凡士林等来制造化妆品,如膏霜类、乳液 、唇膏、眼影膏、香波等。
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1.二甲基硅油
分子结构中的全部有机基团都是甲基 良好的热稳定性;良好的介电性;憎水性;防粘性及

水 (乳化前) 分层的两相
油滴被如乳化剂 分子包围并分散 在水里
(乳化后)
连续相和分散相在乳化剂作用下相容
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硅油乳液粒径及分布
乳液粒径及粒径分布是聚合物乳液的重要技术指标,其数值大 小,对乳液的性能,如乳液的颜色、涂膜的光泽、聚合物的粘 接力等产生直接影响。
粒径分布与外观
粒径,(m) >0.25
耐寒性、可压缩性、低蒸 气压、生理惰性
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3.硅油的基本结构
结构特点二:有四种基本单元
M
D
T
Q
C
C
C
O
C Si O O Si O O Si O O Si O
C
C
O
O
结构特点三:硅甲基不可缺少
甲基硅碳键是最稳定的硅碳键
硅甲基的存在赋予硅油独特的性能
H
各种硅油都是甲基硅油的衍生物
衍生硅油用甲基以外的基团命名
护发、彩妆、防晒 粘合剂
LED灌封胶、键盘 胶粘、透皮贴片 工业底漆、耐热涂料、水性涂料 变压器油、润滑剂、绝缘子
胶粘剂 织物整理剂
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具有润滑性能,抗紫外线辐射作用,透气性好,对香精香 料有缓释放作用,抗静电好,具有明显的防尘功能;稳定 性高,不影响与其它成分匹配。
硅油疏水性高,使用有轻快感,在头发和皮肤上的舒展性 好,用硅油对原料表面进行疏水处理,提高化妆品的防水 防汗性能。代表性的硅油有二甲基硅油,甲基苯基硅油。
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1.二甲基硅油
嵌段类有机硅共聚物的制备及其在织物后处理中的应用.屈蓓.2012. 华东理工大学 16
9.硅油乳液应用领域
(1)在纺织工业的应用 作为纤维油剂、消泡剂、染色牢度增进剂、织物功能整理及风格 改 进剂、熔融防止剂及缝纫平滑剂。
(2)在造纸、皮革等方面的应用 有机硅乳液可用作防粘纸的防黏剂、纸张的防水剂等。在皮革工 业中可以作为滑爽剂、防水剂、抛光剂等。常用的是二甲基硅油 乳液和氨基改性有机硅乳液等。
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有机硅的分类
消泡剂、润滑剂、脱 模剂、防黏剂、抛光 1 表面处理剂等应用于 化妆品、润滑油、平 滑油、涂料等行
优异的热氧化稳定 性、耐候性、电绝 2 缘性以及防黏脱模 剂被广泛应用于涂 料、粘结剂、模塑 料等领域
4 玻璃纤维表面处理、 无机填料的表面处 理、密封剂、粘结 剂等
有机硅
分为高温硫化硅橡胶和 室温硫化硅橡胶,其应 用制品在航空航天、电 子电器、机械制造、医 3 疗卫生等领域广泛应用
H CH Si
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硅油分子量与粘度表面张力的关系
表面张力 mN/m
35 34 33 32 31 30 29 28 27
3500
4500
5500 硅油分子量
6500
硅油分子量与表面张力的关系
硅油1 硅油2 硅油3 硅油4
7500
研究表明,随着硅油分子量的增加,其粘度增大,其水溶液的表面张 力也在增大这是因为在表面活性剂水溶液中,表面张力的降低是依靠疏水 基团占据溶液表面,从而使得表面张力降低。随着硅油分子量的增大,分 子链也变长,聚硅氧烷在水溶液的表面就不容易定向排列,导致表面张力 下降趋势减弱,水溶液的表面张力变大。
聚醚改性聚硅氧烷结构控制及其构效关系研究.余琼.2006. 浙9江大学
4.硅油的分类
惰性硅油
在使用中一般不参与化学反应 更多的是利用硅油的物理性质,而不是化学性质
如:甲基硅油、苯基硅油、聚醚硅油、长烷基硅油、乙基 硅油等
反应性硅油
有明确的反应性基团 在使用中通常参与化学反应
如:羟基硅油、乙烯基硅油、含氢硅油、氨基硅油、巯基硅油等
• 甲基苯基硅氧烷为无色或浅黄色透明液体,对皮肤渗透性好, 用后肤感良好,可增加皮肤的柔软性,加深头发的颜色,保持 自然光泽,常用在高级护肤制品以及美容化妆品中。
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2、甲基苯基硅油
结构单元
M2Ph 或 MPh D2Ph 或 DPh
TPh
C6H5 CH3 Si O
C6H5 C6H5 O Si O C6H5
结构式
C6H5 O Si O
O
C6H5
CH3 Si O CH3
C6H5 O Si O
CH3
MT 苯基硅油(DC556),化妆品用优质硅油
CH3
C6H5
C6H5 CH3
CH3 Si O Si O
Si O Si CH3
CH3
O
O
CH3
CH3 Si CH3 CH3 Si CH3
CH3
CH3
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3.聚醚改性硅油
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1938-1970年有机硅领域创新工作
硅氢加成反应催化剂发明 和碳官能团有机硅化合 物合成方法的建立
Rochow发明直接法合成 有机硅单体
硅烷偶联 剂合成和应用
有机硅氧烷环体开环聚 方法合成硅橡胶
创新
气相白炭黑的制造 及在有机硅材料 中应用
有机硅单体缩聚反应 制备有机硅高分子材 料产业化和应用
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(3)在化妆品中的应用 有机硅乳液在化妆品中得到广泛应用,添加适宜的有机硅乳液 后,能改善化妆品的一些性能,如使其润滑、抗阳光和紫外线辐 射、透气性好等。
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二、硅油在日化方面的应用
聚硅氧烷又称硅油或硅酮。它与其衍生物是化妆品的一种 优质的原料,具有生理惰性和良好的化学稳定性,无臭、 无毒,对皮肤无刺激性,有良好的护肤功能。
第三代有机硅织物柔软剂: 即改性有机硅柔软剂,在主链上引入各类亲 水性基团如环氧基、羧基、氨基等,赋予了 有机硅新的性能,具有弹挺、柔软和抗皱等 特点。
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硅油乳液柔软剂处理前后的SEM图
(a)
棉布纤维的SEM图
(b)
(a) 整理前织物形貌(100µm) (b) 乳液整理后织物形貌(100µm)
整理后的织物表面附着了一层薄膜,纤维束更加蓬松,嵌段氨基/ 聚醚有机硅共聚物在纤维表面成膜,且织物与硅油紧密的结合在 一起,增加了纤维间的抱合力,改善纤维的柔软蓬松性。
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3.聚醚改性硅油
用途
聚氨酯泡沫匀泡剂(L580) 涂料流平剂 (BYK 3字头的流平剂) 表面活性剂(L-77) 织物整理剂(柔软剂) 水性脱模剂 抗静电剂 消泡剂(自乳化型)
……………..
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在其它领域的应用
领域 汽车
个人护理 建筑 电子
医疗保健 油漆涂料
电力 太阳能
纺织
应用举例 密封胶、润滑油
从硅油乳液作为织物柔软剂的发展来看硅油乳液类型的发展历程
第一代有机硅织物柔软剂: 硅油分子中没有反应基团,使用之前要将其制 成稳定乳液,手感、耐洗性和弹性均较差。
第二代有机硅织物柔软剂: 含氢硅油中含有高反应活性的Si-H键,在整理过 程中将相互交联形成网状结构,具有良好的柔软 性,赋予织物弹性和高抗皱性。
聚醚改性硅油由性能差别很大的聚醚链段与聚醚链段,通 过化学键连结而成。
亲水性的聚醚链段赋予其亲水性 聚二甲基硅氧烷链段赋予低表面张力 形成各种各样的表面活性
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3.聚醚改性硅油
润湿剂 流平剂 消泡剂 防涂鸦剂 …….
x、y 数值的大小决定了聚醚链段的分子量 大小和亲水性
控制其EO/PO的比值,可以达到不同效果 环氧乙烷链、环氧丙烷链节排列方式
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二、硅油
1、定义:
硅油是一种不同聚合度链状结构的聚有机硅氧烷。 它是由二甲基二氯硅烷加水水解制得初缩聚环体,环体经裂 解、精馏制得低环体,然后把环体、封头剂、催化剂放在一 起调聚就可得到各种不同聚合度的混合物,经减压蒸馏除去 低沸物就可制得硅油。
硅油一般是无色(或淡黄色),无味、无毒、不易挥发的液 体。具有卓越的耐热性、电绝缘性、耐候性、疏水性、生理惰 性和较小的表面张力,此外还具有低的粘温系数、较高的抗压 缩性,有的品种还具有耐辐射的性能。
硅油及其在日化领域的应用
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一、有机硅的发展
19世纪60年代
有机硅化合物出现及其化学研究的开
——20世纪30年代末 始。
1938年—— 1970年 1970年——至今
有机硅化学基础理论和工业化合成、 材料加工方法和应用技术的创立,有 机硅产业的形成、壮大。
有机硅和聚合物合成、产品制造工艺、 应用技术不断创新、应用领域拓展, 有机硅化学及其材料领域飞速发展
(2)活性聚硅氧烷类 如聚甲基氢硅氧烷、羟基硅油等,其中的活性基团可以参与反 应,可以形成网络状的大分子。
(3)改性聚硅氧烷类 即改性硅油乳液,如环氧改性硅油、羟基改性硅油、氨基改性 硅油、聚 醚改性硅油、羧基改性硅油等。改性硅油的有机官 能团能够参与反应,同时,赋予乳液特定的功能。
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8.硅油乳液的发展
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wenku.baidu.com.硅油的特性
高粘度硅油
滑爽性
柔软性
吸湿 排汗性
亲水性硅油
氨基硅油
蓬松性
低粘度硅油
Moustafa M. G. et al. Carbohydr. Polym. 2011, 86(2): 625-629
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6.硅油乳液
硅油乳液是重要的有机硅产品之一。
乳液:两种不混溶的液体,其中一种以细小的形态而稳定地分散 在另一种中液体中。可由硅油、水和乳化剂混合后经高速搅 拌、机械乳化 制得,也可由乳液聚合方法直接制得,乳液聚合 法发展较晚,由此方法制得的有机硅乳液比机械乳化法分散性、 乳化性更好。
消泡性等 最重要的商品硅油(201,DC200,KF96,TSF451) 采用平衡化反应制备 常采用粘度表征硅油的聚合度,用粘度进行产品区分
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2.甲基苯基硅油
• 甲基苯基硅油是甲基硅油的部分甲基被苯基所置换的产物。甲 基硅油不溶于乙醇,而甲基苯基硅油在乙醇中可溶,和其它原 料成分的相溶性很好,有很广的使用范围。
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