硅油（英文：Silicone oil）通常指的是在室溫下保持液體狀態(tài)的線型聚硅氧烷產(chǎn)品。一般來說包括甲基硅油和改性硅油二種類型。最常見的硅油產(chǎn)品——甲基硅油，又叫做普通硅油，其有機基全是甲基，因此甲基硅油有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性、絕緣性，且疏水特性好。改性硅油——以某些有機基團代替甲基硅油里的部分甲基基團，以改進硅油的某種性能和適應(yīng)各種不同的用途。
一般來說，硅油是一種無色（或淡黃色）、無味、無毒、不易揮發(fā)的液體。它幾乎與任何液體都沒有任何反應(yīng)，但是可以與甲苯、甲基乙基酮、四氯化碳、煤油、丙酮、二惡烷、甲醇以及丁醇混合，具有良好的吸附性。硅油具有耐熱性、電絕緣性、耐候性、疏水性、生理惰性和較小的表面張力，此外還具有低的粘溫系數(shù)、較高的抗壓縮性、有的品種還具有耐輻射的性能。
物質(zhì)結(jié)構(gòu)
硅油：有機硅化物氧化物的聚合物。環(huán)狀聚二甲基硅氧烷，化學(xué)式：(CH3)3SiO[（CH3）2SiO]n-Si（CH3）3
硅油的一級結(jié)構(gòu)
在聚合物 中常稱鋸齒狀規(guī)則長鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)為一級結(jié)構(gòu)。
硅油的二級結(jié)構(gòu)
長鏈的拓撲形變實際構(gòu)型為二級結(jié)構(gòu)。
硅油的三級結(jié)構(gòu)
多個二級結(jié)構(gòu)的聚集方式為三級結(jié)構(gòu)。
分類
硅油可以根據(jù)其化學(xué)組成進行劃分，主要是：甲基硅油，乙基硅油，苯基硅油，甲基含氫硅油，甲基苯基硅油，甲基氯苯基硅油，甲基乙氧基硅油，甲基三丙基硅油，甲基乙烷基硅油，甲基羥基硅油，乙基含氫硅油，羥基含氫硅油，以及含硅油。
此外，硅油還可以根據(jù)其應(yīng)用場景進行劃分，包含阻尼硅油，擴散泵硅油，液壓油，絕緣油，熱輸送油和制動器油。
氨基改性
氨基硅油，又名聚二甲基硅氧烷，通過改性技術(shù)，在聚二甲基硅氧的側(cè)鏈和端基上形成了一種新型的硅油，這種硅油不僅擁有極佳的吸附性、耐磨性，還可以與表面活性劑乳化成微乳劑，從而大大改善了織物的性質(zhì)，特別適用于各種紡織品的日后梳理，成為了一種非常受歡迎的紡織柔順整理劑。氨基硅油在許多領(lǐng)域都有應(yīng)用，例如提升香氣、涂料、塑料制造、油墨涂料以及油墨清洗劑。
聚醚改性
聚醚改性硅油是一種聚二甲基硅氧烷，它的側(cè)鏈和端基具有聚醚基團，如聚氧乙烯基、聚氧丙烯基和脂肪醇聚氧乙烯醚基，這種改性硅油具有良好的吸水性，可以有效提升紡織品的抗水性和耐水性。而且由于聚醚基團具備高親水性,所以聚醚硅油的親水性增強,且化合物中還同樣存在疏水基團和親水基團,使得該類硅油表現(xiàn)出較好的水溶性。在應(yīng)用工藝中也不會產(chǎn)生破乳、漂油等現(xiàn)象。再次,由于聚醚基的導(dǎo)入還使被整理纖維或織物的吸濕性、抗靜電性、易除污性等增強,所以聚醚硅油在衣物柔軟劑、化妝品、洗發(fā)用品等中的應(yīng)用領(lǐng)域也較多。聚醚硅油的另一主要用途是作為表面活性劑應(yīng)用于聚氨酯泡沫領(lǐng)域，發(fā)揮穩(wěn)定劑的關(guān)鍵作用，也稱作勻泡劑，有效管控氣泡大小與分布狀態(tài)，保障泡沫質(zhì)地均勻、性能穩(wěn)定。聚醚硅油也是在氨基硅油柔軟劑發(fā)展以前，用量居首且作用最強、功效最佳的一類活性有機硅柔軟劑。
羧基改性
聚二甲基硅氧烷具有豐富的金屬陰離子，因此被稱為金屬陰離子改性硅油。這種改性硅油可以用作纖維處理劑、汽車擦光劑、油漆鮮味劑等，并且在化纖加工過程中，可以顯著提升其耐久性，而且在清洗后也不容易脫落。
醇羥基改性
聚二甲基硅氧烷，也稱為醇氫化改性硅油，具有醇羥基封端和主鏈結(jié)構(gòu)。它們的主鏈末梢和分子鏈中部的輕基對具有很強的反應(yīng)性，在加熱時會形成交聯(lián)，因此這種硅油不僅可以用作硅膠生產(chǎn)中的組織控制劑，也可以用于紙板等防護材料的加工和處理。通過改性硅油，我們可以大幅提升聚酷纖維和涂膜的性能，包括回彈性、柔順性、撕裂能力、耐磨性和耐熱性。此外，這種改性硅油還可以改善聚的熱成型性。
酚羥基改性
聚二甲基硅氧烷是一種由酚輕基改性而來的油，它的特性是其含有豐富的羥基，這使得它的抗氧化性、抗腐蝕性等性質(zhì)更加優(yōu)異，因此可以廣泛地被用于各種工業(yè)生產(chǎn)。此外，通過結(jié)合氨基改性硅油與酚基改性硅油，可以制造出一種既有良好的抗氧性又有優(yōu)異的抗腐蝕性的合成化纖維油。
硫基改性
側(cè)鏈或端基中含有硫基的聚二甲基硅氧烷被稱為硫基改性硅油，其分子中的硫基能在紫外線和光聚合引發(fā)劑的作用下與含有不飽和鍵的有機硅化合物發(fā)生自由基加成反應(yīng)。
其他改性
除了上述的特定硅油，還可以使用多種不同的硅油，包括聚二甲基硅氧烷一聚醚嵌段共聚物、烷基一聚醚共聚物、烷基醚聚醚、環(huán)氧基聚醚、內(nèi)鹽聚醚嵌段、甘油醚基、磷酸酷基、糖基聚醚和甜菜酸基硅油，以滿足不同的應(yīng)用需求。硅油具有獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使其具備獨一無二的物理化學(xué)性質(zhì)，但由于其體積和重量都相對較輕，其在市場上的份額仍然相對較低。
理化性質(zhì)
化學(xué)性質(zhì)
透明液體至稠厚半固體。無色無味，分子量隨聚合度不同而變化。不溶于水、甲醇、植物油和烷烴、微溶于乙醇、丁醇和丙三醇，易溶于苯、甲苯、二甲苯、乙醚和氯代烷烴。黏溫系數(shù)小，壓縮率大，表面張力小，憎水防潮性好，比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)小。具有優(yōu)異的電絕緣性能和耐熱性，閃點高、凝固點低，可在- 50～+200℃溫度范圍內(nèi)長期使用。
硅油有優(yōu)異的耐熱性、電絕緣性、高耐候性、疏水性涂料、生物惰性以及較低的外表張力，而且還具備較低的粘溫關(guān)系、較好的耐壓縮性，有的產(chǎn)品甚至還具備抗輻照的特點。
物理性質(zhì)
硅油具有很多獨特的性質(zhì)，如溫粘關(guān)系低、抗高溫度、抗氧化物、閃點大、揮發(fā)性低、絕緣性強、外表張力低、對金屬表面無耐腐蝕、無毒等。正因為上述優(yōu)點，硅油可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域并產(chǎn)生了優(yōu)異的效益。在所有硅油中，以甲基硅油使用的情況最為普遍，是所有硅油中最重要的類型，然后是甲基苯基硅油。
硅油性狀：無色無味無毒不易揮發(fā)的液態(tài)。制備方法或來源為:由二官能團和單官能團有機硅化物單體,經(jīng)水解后縮聚而得的油狀物。
二甲基硅油，化學(xué)形式是聚二甲基硅氧烷，化學(xué)式為:(CH3)3SiO[(CH3)2SiO]n Si(CH3)3
二甲基硅油是一類無色透明度的新興合成高分子物質(zhì),有很多種不同的黏度(5cps~800萬cps),可以從極易流淌的液態(tài)到很稠厚的零點五固體物。這種產(chǎn)品擁有出色的流動性、彈性、防潮能力，良好的物理化學(xué)穩(wěn)定性、出色的熱隔離能力以及抗寒冷的能力。它的熔點很高，凝固點很低，能夠在-50℃~+200℃之間持續(xù)使用，與環(huán)境的黏度相對較少，熱膨脹率很高，對環(huán)境的影響很少，防潮防潮能力強，比熱傳遞系數(shù)也很少。
性能
以Si-O-Si為主鏈，硅原子上連接甲基的線性二甲基硅油，由于分子間作用力小，分子呈螺旋狀結(jié)構(gòu)，甲基朝外排列并可自由旋轉(zhuǎn)，因而具有區(qū)別于其他聚合物的一系列特性，如無色透明，黏度范圍寬，黏溫系數(shù)小、膨脹系數(shù)大，低蒸氣壓、高閃點，耐高低溫、耐候、耐輻照性等，低表面張力，高壓縮率，抗氧等離子體，高絕緣性，抗剪切，成膜性好，憎水，消泡，高光澤，對材料有惰性，如化學(xué)惰性、無腐蝕及生理惰性等。正是這些特性決定了其廣泛的用途。
作為織物后整理助劑應(yīng)用的硅油，都是在聚二甲基硅氧烷的分子結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，以活性官能團取代一定量的側(cè)鏈甲基得到成本相對低的功能性有機硅油。產(chǎn)物結(jié)合了二甲基硅油的優(yōu)點，取代后又可提供反應(yīng)性或其他功能。如早期以氫基部分取代甲基制得的氫基硅油應(yīng)用于織物防水整理時可提供耐久性。
對于其他品種的線型硅油，包括羥基硅油、烷氧基硅油、乙酰氧基硅油、乙烯基硅油及氨基硅油等，其主要特征也是具有化學(xué)活性，在應(yīng)用于織物整理過程中可以與纖維大分子側(cè)鏈上的活性官能團發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由此可提供耐久性功能。然而，功能性硅油的分子結(jié)構(gòu)中大部分取代基仍然是甲基，所有這些硅油都保留了聚二甲基硅氧烷的某些物理性能。
制備方法
線性硅油的制備
共水解縮合法
將甲基氫二氯硅烷、三甲基一氯硅烷和水按一定比例從釜底通入反應(yīng)釜中，生成物通過分層器分層，分出的上層水解料進入堿洗中和罐中和，中和劑可選用硫酸鈉或碳酸氫鈉，獲得中性水解料；將此中性水解料在調(diào)聚反應(yīng)釜中用催化劑調(diào)聚，產(chǎn)物經(jīng)過濾、薄膜蒸發(fā)器中脫除低沸物，得到含氫硅油。
采用共水解縮合法，水解反應(yīng)難以控制，且反應(yīng)過程中會在一定程度上在主鏈上形成羥基，引起交聯(lián)，從而引起產(chǎn)品性質(zhì)的變化，但此法操作簡單，工藝較成熟，所以應(yīng)用較多。
硅氧烷催化平衡法
該法與共水解縮合法原理類似，但封端劑采用了六甲基二硅氧烷(MM)。即先向反應(yīng)釜中加入甲基氫二氯硅烷和MM配成混合料，再加入濃硫酸攪拌一段時間，緩慢加入水進行催化平衡反應(yīng)，然后靜置分層，將上層產(chǎn)物水洗至中性，減壓蒸餾、過濾得目標(biāo)產(chǎn)物。呂起等人將甲基氫二氯硅烷和MM均勻混合后緩慢加入一定量的水，控制水的滴加速度結(jié)束后脫色、過濾得到活性氫質(zhì)量分數(shù)≥58％，25clC時黏度．00～40．00 mm／s的成品。該方法既能節(jié)能，又能提高產(chǎn)品質(zhì)量。
改性硅油的制備
聚醚改性硅油
在裝有攪拌器、回流冷凝管及溫度計的三口燒瓶中,以異丙醇作溶劑,加入計量的含氫硅油、烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚和烯丙醇聚醚,加熱至95 ℃,恒溫加入計量的氯鉑酸催化劑,攪拌7 h,體系經(jīng)減壓蒸餾除去異丙醇得到淡黃色透明液體,即不同結(jié)構(gòu)聚醚改性硅油。
氨基改性硅油
在三口燒瓶中加入計量的環(huán)氧硅油、三 甲 胺 鹽 酸 鹽、冰 醋酸和丙二醇，不同反應(yīng)溫度下回流，至 生 成 物 透 明，減 壓 蒸 餾
除溶劑，得到外觀為黃色透明的改性硅油。
環(huán)氧改性硅油
硅氫化加成是制備環(huán)氧改性硅油常用的一類方法。此法簡便、直接，但需控制反應(yīng)溫度、調(diào)節(jié)加料速度或添加低級醇，以防止加成反應(yīng)中鉑催化劑使單體中環(huán)氧基開環(huán)。依所用單體、操作方式的不同，有以下兩種:
1）在鉑((或佬)催化劑存在下，甲苯為溶劑,含氫硅油和含C=C化合物(如1-烯丙氧基-2乙烯基一β一3，4一環(huán)氧環(huán)己烷等)在75℃～90 ℃反應(yīng)。然后,在真空下于120℃蒸餾除去溶劑及未反應(yīng)物，得側(cè)鏈型環(huán)氧改性硅油。此法合成環(huán)氧改性硅油工藝簡單、易控制。但當(dāng)含氫硅油的聚合度高、黏度大以及空間位阻也大時，此法引入環(huán)氧基較困難。
2）以甲苯為溶劑，在氯鉑酸催化下，低含氫硅油與不飽和縮水甘油醚、聚氧乙烯烯丙基醚在85℃,通氮氣保護下反應(yīng)4 h～5 h。然后，抽真空（真空度為0.09 MPa，85 ℃)除去未反應(yīng)物和溶劑，同時加入5%(質(zhì)量分數(shù))的丙醇作封閉劑,得淺黃色透明液體，即得聚醚多元醇環(huán)氧改性硅油。根據(jù)聚氧乙烯鏈節(jié)長短，此法所得聚醚環(huán)氧改性硅油可直接溶于水，或加適量乳化劑乳化。
應(yīng)用領(lǐng)域
硅油用途
常用作高級潤滑油、防震油、絕緣油、消泡劑、脫模劑、擦光劑、隔離劑和真空擴散泵油等；乳液可以用于汽車輪胎上光，儀表板上光等。以甲基硅油最為常用。
日常的護理用品的洗發(fā)劑中也會加入乳化硅油來提高毛發(fā)的潤滑度。硅油在洗發(fā)水中的應(yīng)用:硅油用作肌膚滋養(yǎng)劑、毛發(fā)調(diào)理劑等,其優(yōu)良的特性已被國際認可。
硅橡膠中的應(yīng)用：
作為硅橡膠的基膠：硅橡膠包括室溫硫化硅橡膠和高熱硫化硅橡膠。前者主要應(yīng)用于密封劑、黏合材料、醫(yī)學(xué)及乳腺組織、外科手術(shù)輔助器材、制模材料等等；而后者則主要應(yīng)用于汽車電線或電纜隔熱材料、外科及醫(yī)療輔助器材等。
安全事宜
毒理性質(zhì)及健康危害
目前的研究認為聚二甲基硅氧烷(PDMS)基本不被人的皮膚與胃腸所吸收,幾乎無急性毒性,對皮膚基本無刺激作用,對眼部有刺激作用,可引起輕度結(jié)膜炎或紅膜炎。無證據(jù)表明聚二甲基硅氧烷有致畸、致癌性及遺傳毒性。有理由認為,PDMS在現(xiàn)有的正常使用情況下,不會引起健康危害。
而硅油導(dǎo)致脫發(fā)的說法，也不是嚴謹?shù)摹Ｊ褂孟窗l(fā)水后引起脫發(fā)的，這種現(xiàn)象確實有，但引起的原因有可能是防腐劑，有可能是香精，也有可能是其它的表面活性劑，硅油也只是有這個可能。經(jīng)常被報道的硅油導(dǎo)致脫發(fā)，并沒有科學(xué)的依據(jù)。使用含硅油洗發(fā)水導(dǎo)致脫發(fā)，你要考慮的是不是整個產(chǎn)品的問題，而不能讓里面的一個成分——硅油來當(dāng)替罪羊。
儲存注意事項
應(yīng)該儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。庫溫不宜超過37 °C；應(yīng)與氧化劑、食用化學(xué)品分開存放，切忌混儲。保持容器密封。
遠離火種、熱源。并且儲區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。
參考資料 >