有机硅材料及应用 1998年第4期・6・
有机硅季铵化合物的应用前景
刘少杰 史晓华① 李干佐 宫瑞敏 徐 力
(山东大学化学学院 济南250100)
介绍了有机硅季铵络合物和有机硅季铵盐的优良性能和应用前景。
关键词 有机硅 季铵化合物 纺织品 整理剂 阳离子表面活性剂
近年来, 有机硅表面活性剂由于性能优良, 得到了越来越广泛的应用, 人们开发出一系列有机硅阳离子、阴离子和非离子型表面活性剂。在有机硅季铵盐化合物的应用上也进行了有益的探讨, 本文以两类有机硅季铵化合物为例简述其应用前景。
的表面活性剂。将其应用于个人护理品中, 最
突出的优点是安全性和生理惰性。有机硅改性后的季铵盐应用于护理品, 可使其溶解性、配伍性大大提高, 毒性、刺激性大大降低。
例如, 羧基聚硅氧烷是阴离子表面活性剂, 对头发纤维表面有柔和作用, 可使头发滑爽、润泽。其结构式为:
1 有机硅季铵络合物
十八烷基二甲基苄基氯化铵是一种头发调理剂, 有较好的柔和性、解缠性和湿梳理性, 但该产品生物降解性差, 刺激性也较大, 在护肤护发品中, 添加量很少。
随着人们环保意识的加强, 对可生物降解、纯天然来源的原料和消费品的需求增加; 个人护理品的更新换代也体现了这一发展趋势。近年来酯季铵在头发调理剂和护肤产品中得到广泛应用就是典型例子, 酯季铵结构式如下:
R -COO -CH 2CH 2
R -COO -CH 2CH 2
C 2H 4OH 3
+
羧基聚硅氧烷与烷基季铵盐能形成有机硅季铵络合物, 可使季铵盐的性能大大改观。其结构如下:
・CH 3OSO 3-
2
该系列产品对皮肤有很强的亲和性和成膜
性, 作护肤品令人感觉爽快、柔软无粘性, 保湿效果良好, 并且生物降解性优于普通的阳离子型表面活性剂, 但由于其刺激性而使应用受到限制。
有机硅表面活性剂有着很宽的亲水—亲油平衡值(HLB 值) , 通过改变亲水基团的数量、长短、位置和离子类型, 可制成一系列不同浊点
①现在济南铁路职工中专工作。
该络合物与阴离子表面活性剂有较大的相容性, 可用它配制系列个人头发和皮肤护理用
1〕品〔。其水溶性好, 刺激性小, 对头发有良好的润湿性, 是较为理想的调理剂。
2 有机硅季铵盐
烷基季铵盐在相转移催化反应中, 是有效的催化剂, 它还是典型的阳离子表面活性剂, 具有很强的抑菌杀菌作用, 现已被广泛应用于家庭和公共场所的消毒杀菌、工业用水的灭菌杀藻等。
+
新洁尔灭〔C 12H 25(CH 3) 2NCH 2C 6H 5〕Br -, 还可用作化学浮选剂, 织物柔软及抗菌整理剂, 沥清乳化剂等, 近年来产量逐年提高。
普通季铵盐化学活性较低, 应用时基本以游离态存在, 毒性相对较大, 刺激性也强, 将其作为抗菌剂应用在纺织品上是溶出型的, 易洗脱, 易在人体表面逐渐富集, 长久使用容易产生病变。
如果用硅氧烷替代烷基季铵盐的烷基、可使其性能发生巨大变化。首先, 化学活性大大提高, 可与基质的活性基团发生反应, 与之密切结合, 彼此形成牢固膜; 其次, 毒性、刺激性大大降低, 如Dow Corning 公司的DC —5700, 其结构为:
3
CH 3O
(CH 2) 3
3CH 3
C 16H
37
+
此种结合, 强度较弱, 不能持久复盖。
②在120℃条件下, 水解产生的醇基与纤维表面上的-OH 结合, 同时进行分子间脱水缩合, 使分子以共价键牢固结合在纤维表面上, 其模型如下:
Cl -
OCH 3
该化合物的多项毒性试验表明, 其安全性相当高, 处理在纺织品上不会通过皮肤吸收到体内, 半致死量LD 50=12127g/kg ±0116g/kg 体重。
211 用作纺织品后整理剂
实际应用时, 有机硅季铵盐同时以共价键
和静电吸附二种结合方式形成耐久性优良的抗微生物表面膜, 模型如下
:
有机硅季铵盐分子中硅原子连有3个甲氧基(CH 3O -) , 使之变得相当活泼, 用水稀释时, 甲氧基水解形成硅醇基, 反应式如下:
(CH 3O ) 3Si ～N RR ′R +
++3H O
(HO ) 3Si ～N RR ′R ″
-3CH 3OH
当其与织物相遇时, 以2种方式与纤维结合:
①分子中正电中心[N +]被带负电荷的纤维表面吸引, 这是一种静电结合, 同时进行分子间脱水缩合, 在纤维表面形成覆盖膜
:
季铵盐正电中心[N +]处于外侧, 可以产生离子导电, 赋予纺织品明显的抗静电作用。
有机硅季铵盐的优良抗菌抑菌性能是经过实践证明的[2]; 用其制作抗菌内衣和床上用品, 效果尤佳。用于纺织品后整理时, 可单独使用, 也可与其它柔软剂配伍使用。处理后的产品手感柔软性、抗菌性和抗静电能力俱佳, 并且耐洗性效果好, 可长期使用。212 用作杀菌液
有机硅季铵盐配成011～10mg/L 的稀溶液即可杀死各种细菌, 一盆浴液中放入几毫升硅季铵盐, 即可让人放心洗浴, 是一种前景广阔的小包装卫生间备用品和便携差旅保健品。213 应用于木材、皮革、金属等表面
在木材、皮革、金属和各种硅酸盐表面涂料中适当添加有机硅季铵盐, 成本增加不多, 抗菌防霉效果却大大加强。
在皮革加脂剂、涂饰稀剂中加入有机硅季
铵盐, 除了增加柔软性、结膜牢固性之外, 防霉
效果尤其突出。
在船底的防蚀保护涂料层中, 加入一定量的有机硅季铵盐, 除了有缓蚀功能外, 还可大大提高防藻类和其它生物附着的有效性, 维持航速, 延长船只的检修保养周期。
3 结束语
做为有机硅季铵盐阳离子表面活性剂的下游产品, 有机硅季铵化合物有许多优势, 目前国内已有多家单位能生产有机硅季铵化合物, 但实际应用情况却不理想。相信随我国经济的发展, 人们认识水平的提高以及与边缘学科的日益结合, 其应用将会越来越普及。
参考文献
1 化工部表面活性剂中心1工业表面活性剂技术经
济文集(3) 1大连∶大连出版社, 19971276
2 美国环保局登记号EPA EST 34292-1
(收稿日期1998-03-18)
Application Prospect of Silicone Q u aternary Ammonium Compounds
L iu S haojie S hi Xiaohua L i Ganz uo Gong R uimin X u L i
(College of Chemistry ,Shangdong University , Jinan 250100)
Abstract
The excellent properties and application prospect of silicone quaternary complex and silicone qua 2ternary salts were introduced.
K eyw ords silicone quaternary ammonium compound fabric finishing agent cationic surfactant agent
(上接第15页) 的离心稳定性和耐高、低温性
使用胶体磨等乳化设备) , 性能价格比更高。另外, 随着起泡体系温度的升高, GXP -114的消
(收稿日期1998-04-24) 泡能力也逐步增强。
能。与GXP -112-C 相比, GXP -114的优点
在于:高温不破乳, 贮存更稳定, 制备方便(无需
Preparation and Property of GXP -114Silicone Defoamer
Pan Tao
(Chenguang Research Institute of Chemical Industry , Chengdu 610041)
Abstract
The preparation and property of GXP -114silicone defoamer applied to high temperature situa 2tion were described. The results showed that the new prepared defoamer had good stability of centrifuge , high/low -temperature resistance and defoaming property and could be meet with requirement of user. K eyw ords silicone polydimethylsiloxane defoamer preparation
有机硅材料及应用 1998年第4期・6・
有机硅季铵化合物的应用前景
刘少杰 史晓华① 李干佐 宫瑞敏 徐 力
(山东大学化学学院 济南250100)
介绍了有机硅季铵络合物和有机硅季铵盐的优良性能和应用前景。
关键词 有机硅 季铵化合物 纺织品 整理剂 阳离子表面活性剂
近年来, 有机硅表面活性剂由于性能优良, 得到了越来越广泛的应用, 人们开发出一系列有机硅阳离子、阴离子和非离子型表面活性剂。在有机硅季铵盐化合物的应用上也进行了有益的探讨, 本文以两类有机硅季铵化合物为例简述其应用前景。
的表面活性剂。将其应用于个人护理品中, 最
突出的优点是安全性和生理惰性。有机硅改性后的季铵盐应用于护理品, 可使其溶解性、配伍性大大提高, 毒性、刺激性大大降低。
例如, 羧基聚硅氧烷是阴离子表面活性剂, 对头发纤维表面有柔和作用, 可使头发滑爽、润泽。其结构式为:
1 有机硅季铵络合物
十八烷基二甲基苄基氯化铵是一种头发调理剂, 有较好的柔和性、解缠性和湿梳理性, 但该产品生物降解性差, 刺激性也较大, 在护肤护发品中, 添加量很少。
随着人们环保意识的加强, 对可生物降解、纯天然来源的原料和消费品的需求增加; 个人护理品的更新换代也体现了这一发展趋势。近年来酯季铵在头发调理剂和护肤产品中得到广泛应用就是典型例子, 酯季铵结构式如下:
R -COO -CH 2CH 2
R -COO -CH 2CH 2
C 2H 4OH 3
+
羧基聚硅氧烷与烷基季铵盐能形成有机硅季铵络合物, 可使季铵盐的性能大大改观。其结构如下:
・CH 3OSO 3-
2
该系列产品对皮肤有很强的亲和性和成膜
性, 作护肤品令人感觉爽快、柔软无粘性, 保湿效果良好, 并且生物降解性优于普通的阳离子型表面活性剂, 但由于其刺激性而使应用受到限制。
有机硅表面活性剂有着很宽的亲水—亲油平衡值(HLB 值) , 通过改变亲水基团的数量、长短、位置和离子类型, 可制成一系列不同浊点
①现在济南铁路职工中专工作。
该络合物与阴离子表面活性剂有较大的相容性, 可用它配制系列个人头发和皮肤护理用
1〕品〔。其水溶性好, 刺激性小, 对头发有良好的润湿性, 是较为理想的调理剂。
2 有机硅季铵盐
烷基季铵盐在相转移催化反应中, 是有效的催化剂, 它还是典型的阳离子表面活性剂, 具有很强的抑菌杀菌作用, 现已被广泛应用于家庭和公共场所的消毒杀菌、工业用水的灭菌杀藻等。
+
新洁尔灭〔C 12H 25(CH 3) 2NCH 2C 6H 5〕Br -, 还可用作化学浮选剂, 织物柔软及抗菌整理剂, 沥清乳化剂等, 近年来产量逐年提高。
普通季铵盐化学活性较低, 应用时基本以游离态存在, 毒性相对较大, 刺激性也强, 将其作为抗菌剂应用在纺织品上是溶出型的, 易洗脱, 易在人体表面逐渐富集, 长久使用容易产生病变。
如果用硅氧烷替代烷基季铵盐的烷基、可使其性能发生巨大变化。首先, 化学活性大大提高, 可与基质的活性基团发生反应, 与之密切结合, 彼此形成牢固膜; 其次, 毒性、刺激性大大降低, 如Dow Corning 公司的DC —5700, 其结构为:
3
CH 3O
(CH 2) 3
3CH 3
C 16H
37
+
此种结合, 强度较弱, 不能持久复盖。
②在120℃条件下, 水解产生的醇基与纤维表面上的-OH 结合, 同时进行分子间脱水缩合, 使分子以共价键牢固结合在纤维表面上, 其模型如下:
Cl -
OCH 3
该化合物的多项毒性试验表明, 其安全性相当高, 处理在纺织品上不会通过皮肤吸收到体内, 半致死量LD 50=12127g/kg ±0116g/kg 体重。
211 用作纺织品后整理剂
实际应用时, 有机硅季铵盐同时以共价键
和静电吸附二种结合方式形成耐久性优良的抗微生物表面膜, 模型如下
:
有机硅季铵盐分子中硅原子连有3个甲氧基(CH 3O -) , 使之变得相当活泼, 用水稀释时, 甲氧基水解形成硅醇基, 反应式如下:
(CH 3O ) 3Si ～N RR ′R +
++3H O
(HO ) 3Si ～N RR ′R ″
-3CH 3OH
当其与织物相遇时, 以2种方式与纤维结合:
①分子中正电中心[N +]被带负电荷的纤维表面吸引, 这是一种静电结合, 同时进行分子间脱水缩合, 在纤维表面形成覆盖膜
:
季铵盐正电中心[N +]处于外侧, 可以产生离子导电, 赋予纺织品明显的抗静电作用。
有机硅季铵盐的优良抗菌抑菌性能是经过实践证明的[2]; 用其制作抗菌内衣和床上用品, 效果尤佳。用于纺织品后整理时, 可单独使用, 也可与其它柔软剂配伍使用。处理后的产品手感柔软性、抗菌性和抗静电能力俱佳, 并且耐洗性效果好, 可长期使用。212 用作杀菌液
有机硅季铵盐配成011～10mg/L 的稀溶液即可杀死各种细菌, 一盆浴液中放入几毫升硅季铵盐, 即可让人放心洗浴, 是一种前景广阔的小包装卫生间备用品和便携差旅保健品。213 应用于木材、皮革、金属等表面
在木材、皮革、金属和各种硅酸盐表面涂料中适当添加有机硅季铵盐, 成本增加不多, 抗菌防霉效果却大大加强。
在皮革加脂剂、涂饰稀剂中加入有机硅季
铵盐, 除了增加柔软性、结膜牢固性之外, 防霉
效果尤其突出。
在船底的防蚀保护涂料层中, 加入一定量的有机硅季铵盐, 除了有缓蚀功能外, 还可大大提高防藻类和其它生物附着的有效性, 维持航速, 延长船只的检修保养周期。
3 结束语
做为有机硅季铵盐阳离子表面活性剂的下游产品, 有机硅季铵化合物有许多优势, 目前国内已有多家单位能生产有机硅季铵化合物, 但实际应用情况却不理想。相信随我国经济的发展, 人们认识水平的提高以及与边缘学科的日益结合, 其应用将会越来越普及。
参考文献
1 化工部表面活性剂中心1工业表面活性剂技术经
济文集(3) 1大连∶大连出版社, 19971276
2 美国环保局登记号EPA EST 34292-1
(收稿日期1998-03-18)
Application Prospect of Silicone Q u aternary Ammonium Compounds
L iu S haojie S hi Xiaohua L i Ganz uo Gong R uimin X u L i
(College of Chemistry ,Shangdong University , Jinan 250100)
Abstract
The excellent properties and application prospect of silicone quaternary complex and silicone qua 2ternary salts were introduced.
K eyw ords silicone quaternary ammonium compound fabric finishing agent cationic surfactant agent
(上接第15页) 的离心稳定性和耐高、低温性
使用胶体磨等乳化设备) , 性能价格比更高。另外, 随着起泡体系温度的升高, GXP -114的消
(收稿日期1998-04-24) 泡能力也逐步增强。
能。与GXP -112-C 相比, GXP -114的优点
在于:高温不破乳, 贮存更稳定, 制备方便(无需
Preparation and Property of GXP -114Silicone Defoamer
Pan Tao
(Chenguang Research Institute of Chemical Industry , Chengdu 610041)
Abstract
The preparation and property of GXP -114silicone defoamer applied to high temperature situa 2tion were described. The results showed that the new prepared defoamer had good stability of centrifuge , high/low -temperature resistance and defoaming property and could be meet with requirement of user. K eyw ords silicone polydimethylsiloxane defoamer preparation