表面活性劑是同時含有疏水基團(tuán)和親水基團(tuán)的一類有機化合物。它可以是低分子物, 也可以是高聚物。表面活性劑按其親水基的種類可分為陽離子型、陰離子型、非離子型和兩性離子型。有機硅表面活性劑也可以這樣分類。有機硅表面活性劑的疏水基團(tuán)是由疏水性比碳鏈類更強的烷基硅氧烷組成, 具有比碳鏈類更強的表面活性,在同等濃度的溶液中, 具有更低的表面張力。
隨著有機硅單體生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和對有機硅后續(xù)產(chǎn)品的深入研究, 人們對有機硅表面活性劑的認(rèn)識進(jìn)一步加深, 有機硅表面活性劑的品種不斷增加, 應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
1、 陽離子型表面活性劑
氨基改性聚硅氧烷(簡稱氨基硅油)和氨基硅烷是最典型、用量最大、用途最廣的有機硅陽離子型表面活性劑。氨基有伯、仲、叔氨基及季銨基之分。由于氨基具有親水性, 所以, 氨基硅油容易做成微乳液, 氨基硅油乳液是紡織上應(yīng)用最普遍的柔軟劑;但氨基硅油存在高溫易黃變和整理后的織物疏水的問題。黃變問題主要通過改變氨基種類解決, 如用環(huán)己氨基或哌嗪基代替伯氨基。用環(huán)己氨基替代后, 柔軟性有所降低;用哌嗪基替代后柔軟性不下降, 但價格較貴。另外, 還可用酸酐、鹵代烷、丙烯酸等封閉伯氨基;根據(jù)筆者試驗, 以環(huán)氧基封閉效果最好;這不但能改善黃變現(xiàn)象, 還提高了滑爽性。筆者試制了幾種環(huán)氧改性劑, 都有很好的效果。提高氨基硅油親水性的途徑很多:一是在氨基硅油分子上同時接入親水的聚醚、羧酸基、磺酸基;二是將親水的聚醚硅烷偶聯(lián)劑與有機硅單體共聚;三是將帶反應(yīng)性基團(tuán)的聚醚接枝到氨基硅油上去。這些方法有的親水性很好, 但柔軟、滑爽性不夠;有的柔軟滑爽, 但親水性又不夠。要使氨基硅油既不降低柔軟性、又具有良好親水性, 有一定的難度。道康寧公司的DC 8600 就不錯。
低分子的硅烷季銨鹽如DC 5700 和國內(nèi)許多單位研制的有機硅季銨鹽抗菌劑都是三烷氧基硅烷的季銨鹽。這三個烷氧基容易水解, 水解生成的硅羥基可在堿催化下、于100 ℃以上自交聯(lián)或在更高的溫度下與纖維上的羥基、酰胺基結(jié)合形成耐洗的抗菌膜。這類抗菌劑對革蘭氏陽性菌、陰性菌, 白色念珠菌都有良好的抑菌性;但對某些真菌如腳氣真菌的抗菌力差。我們在配方中加入抗真菌增效劑, 使其抗腳氣真菌效果大大提高, 特別適合于處理鞋襪, 使其具有抑腳汗、去腳臭、防治腳氣的作用。三烷氧基硅烷季銨鹽抗菌劑處理后的織物存在疏水的缺點。克服此缺點的方法是在處理工作液中加入環(huán)氧水溶性硅油。這不但能提高處理織物的親水性, 而且不影響其耐洗性;其原因是環(huán)氧基的活性大, 易與織物上的活性基團(tuán)結(jié)合。還可采用二烷氧基硅烷季銨鹽配合三烷氧基硅烷季銨鹽的方法, 這樣交聯(lián)點減少了, 季銨基團(tuán)多了, 抗菌性增強, 親水抗靜電性增強;因有適度交聯(lián), 耐洗性下降不多。
陽離子型有機硅表面活性劑在日化行業(yè)主要用于柔軟液洗劑、護(hù)膚、護(hù)發(fā)和美發(fā)用品。將氨基硅油微乳加入到液體洗滌劑中, 由于氨基硅油帶弱陽電荷, 織物帶負(fù)電荷, 在洗滌過程中, 氨基硅油能自動吸附到織物上。十八烷基三甲基氯化銨季銨鹽類柔軟劑容易與陰離子型表面活性劑起絮凝作用, 只能在織物漂洗階段加入;而氨基硅油微乳不存在這個問題, 可與陰離子型表面活性劑配伍。若使用陰離子型氨基硅微乳更合適。
陽離子型有機硅表面活性劑尤其是季銨化聚硅氧烷是護(hù)發(fā)美發(fā)的最佳調(diào)理。用聚硅氧烷季銨鹽配制的洗發(fā)香波, 具有柔軟、滑爽、抗靜電、易梳理等優(yōu)點。但要注意, 陽離子密度不宜太高、用量也不宜太多, 否則易產(chǎn)生累積現(xiàn)象。若要做成綜合性能優(yōu)良的調(diào)理劑, 還需配合親水抗靜電成分, 如能在聚硅氧烷季銨鹽大分子上同時接入親水、抗靜電型聚醚、磷酸酯基就更理想了。本院研制的親水、抗靜電型聚醚、磷酸酯改性聚硅氧烷季銨鹽香波調(diào)理劑已投入生產(chǎn);隨著產(chǎn)品質(zhì)量的不斷完善、提高, 市場占有率將越來越大。
氨基硅油也可用做香波調(diào)理劑。透明香波要求調(diào)理劑在香波中的溶解性相當(dāng)好。具有一定氨值的氨基硅油可做成透明的微乳液, 配合適當(dāng)?shù)年庪x子表面活性劑, 便可作成透明香波。
2、 非離子型表面活性劑
非離子型有機硅表面活性劑主要是指聚醚改性硅油。在紡織工業(yè)的用途主要是作為親水整理劑和消泡劑, 如親水型有機硅織物整理劑CGF和水溶性聚醚改性硅油消泡劑。親水性聚醚改性硅油在日化行業(yè)的用途主要是作為親水護(hù)膚、護(hù)發(fā)劑。
聚醚改性硅油的一個重要性能是能非常明顯地降低水系或非水體系的表面張力;因而, 在液體洗滌劑中甚至在三次采油體系中很有應(yīng)用前景。
非離子型有機硅表面活性劑的另一重要用途是作為硅油乳化劑。用1 %的聚醚改性硅油便可做成穩(wěn)定的硅油乳液。
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