概述
硅油 —— 线型或环状聚硅氧烷,具有硅氧烷主链(–Si–O–Si–O–)和甲基、氢、或有机官能侧链 —— 是化妆品、纺织、硅橡胶、汽车、涂料配方的主力流体。其独特性能组合无有机物等同:
- 热稳定性 —— 多数牌号 −50°C 至 +200°C 连续工作,苯基改性可延伸至 +300°C
- 表面活性 —— 低表面张力(PDMS 20–22 mN/m),提供润湿、爽滑、消泡
- 化学惰性 —— 硅氧烷主链对酸/碱/氧化剂不反应,但侧链可被官能化以获得特定反应性
- 生物相容性 —— 低刺激性,许多牌号 FDA 认可化妆用
- 润滑性 —— 粘度可在 4 个数量级范围内调节,不会固化
东方材料提供七大硅流体家族,覆盖主要工业用途,粘度从 5 cSt(环甲基硅油 D5)到 100,000 cSt(高粘 PDMS,阻尼流体)。每批 REACH 注册(D4/D5 附适当 SVHC 文件),批次检测粘度、密度、折射率、挥发分。与 Dow Corning DC200 / DC PMX、Wacker AK / V / BS、Shin-Etsu KF、Momentive Silwet 系列功能等效,综合到岸成本低 35–50%。
硅橡胶配套二氧化硅补强见 HJSIL® 气相二氧化硅;涂料配方背景见 涂料 Hub。
7 大硅油家族
1. 聚二甲基硅氧烷(PDMS)—— 非反应型甲基硅油
线型硅油,三甲基硅氧端封,粘度 5 → 100,000 cSt 连续。工业用量最大的硅流体。
- 结构: (CH₃)₃SiO–[Si(CH₃)₂O]ₙ–Si(CH₃)₃ · CAS 63148-62-9(早期部分粘度区间为 9006-65-9)
- 对标: Dow DC200 系列、Wacker AK 系列、Shin-Etsu KF-96
- 常见粘度(cSt): 5、10、50、100、200、350、500、1000、5000、10000、30000、60000、100000
- 用途: 消泡剂基础流体、脱模剂、润滑剂、液压阻尼流体、抛光配方、化妆品柔润剂、硅橡胶基胶前驱体
2. 氨基官能硅油
线型 PDMS 在主链上引入伯/仲胺侧基。胺基与纤维素、蛋白质、合成纤维表面反应,把硅油锚定在纤维上实现耐久柔顺。
- 结构: PDMS 主链 + [Si(CH₃)(CH₂CH₂CH₂NHCH₂CH₂NH₂)O] 悬挂基 · CAS 71750-80-6(氨基二甲基硅油)
- 对标: Dow DC929/Silastic AM、Wacker FZ-3196、Momentive SF1708
- 关键参数: 胺值 0.3–1.2 mg KOH/g,粘度 500–3000 cSt
- 用途: 织物柔顺剂(20+ 次洗涤后仍保持软触感,vs 未官能化硅油 2–3 次洗涤后失效);护发素微乳液 0.5–2%;汽车皮革柔软剂
3. 羟基封端硅油(硅醇封端 PDMS)
线型 PDMS,–OH(硅醇)端基代替甲基。末端硅醇是缩合固化为硅橡胶、密封胶、胶黏剂的反应位点。
- 结构: HO–[Si(CH₃)₂O]ₙ–H · CAS 70131-67-8
- 对标: Dow Silres / Genesee Polymers GP-1、Wacker E 系列
- 关键参数: OH 0.05–4.0%,粘度 750–80,000 cSt
- 用途: RTV-1 醋酸酯/烷氧基硅酮密封胶基胶;许多 RTV-2 硅胶模具。750 cSt 用于低粘 RTV-2 模具 → 80,000 cSt 用于 HCR 开炼加工
4. 含氢硅油(PMHS / 聚甲基氢硅氧烷)
线型聚硅氧烷,每个硅原子上有 Si–H 侧基。Si–H 是加成固化(LSR、Pt 催化 RTV-2)中通过氢硅加成与乙烯基封端 PDMS 交联的反应基团。
- 结构: (CH₃)₃SiO–[Si(H)(CH₃)O]ₙ–Si(CH₃)₃ · CAS 63148-57-2
- 对标: Dow OFX-1107、Wacker M 系列、Momentive Y-17056
- 关键参数: Si–H 6–16 mol/kg(部分牌号是 30–50% Si–H 共聚物,用于慢交联),粘度 5–100 cSt
- 用途: 加成固化硅橡胶交联剂;织物耐久防水(Si–H 水解为硅醇后缩合形成疏水膜);颜料表面处理;皮革疏水整理
⚠️ 关键操作: PMHS 在强碱或 50°C 以上潮湿环境下释放氢气。干燥储存 <30°C,封闭体系。运输过程中可能受高温时容器不要密封。
5. 乙烯基封端硅油(V-PDMS)
线型 PDMS,乙烯基(–CH=CH₂)端基。乙烯基是与含氢硅油在铂催化下进行加成固化(氢硅加成)的反应位点。液态硅橡胶(LSR)与加成固化 RTV-2 的基础聚合物。
- 结构: CH₂=CH–Si(CH₃)₂O–[Si(CH₃)₂O]ₙ–Si(CH₃)₂–CH=CH₂ · CAS 68083-19-2
- 对标: Gelest DMS-V31/V35、Dow XIAMETER PMX-200V、Wacker V200/V1000
- 关键参数: 乙烯基 0.05–0.5 mmol/g,粘度 100–100,000 cSt
- 用途: LSR 注塑(医疗、婴儿用品、汽车密封件)、加成固化 RTV-2(树脂铸造模具)、电子灌封料。典型配方 100 V-PDMS:5 PMHS:0.01 Pt 催化剂。牌号区分主要按粘度(流动+交联密度)与乙烯基含量(硬度)
6. 环甲基硅油(环状硅油,D4 / D5 / D6)
挥发性环状聚硅氧烷,作为个人护理配方的载体流体。施用后蒸发,留下活性成分在皮肤/毛发表面。
- 结构: 环状 [Si(CH₃)₂O]ₙ,n = 4(D4)/ 5(D5)/ 6(D6) · CAS D4 556-67-2、D5 541-02-6、D6 540-97-6
- 对标: Dow XIAMETER 244/245/246、Wacker AK Volatile 系列、Shin-Etsu KF-994/995
- 关键参数: 纯度 ≥99%,沸点 D4 = 175°C、D5 = 211°C、D6 = 245°C;粘度 2.5–7.0 cSt
- 用途: 护发(洗发水、护发素、免洗喷雾)—— 提供施用顺滑,蒸发后无残留;化妆品粉底、除臭剂;低粘也用作"干性触感"柔润剂
⚠️ 法规: D4 自 2018 年起为 REACH SVHC,D5 在 2024 年加入。化妆品免洗产品的使用限制因司法管辖区而异。欧盟冲洗型化妆品仍允许 D5 ≤0.1%;免洗型受限。指定前查当前 EU REACH / ECHA 指南。
7. 苯基改性硅油
PDMS 中部分甲基被苯基取代。改善高温稳定性(连续使用至 300°C)、氧化稳定性、折射率(与玻璃匹配用于光学胶)。
- 结构: PDMS + [Si(C₆H₅)(CH₃)O] 或 [Si(C₆H₅)₂O] 悬挂单元 · CAS 63148-58-3
- 对标: Dow 510 流体、Wacker AP 系列、Shin-Etsu KF-50
- 关键参数: 苯基含量 5–50 mol%,折射率 1.430–1.580,粘度 50–10,000 cSt
- 用途: 高温传热流体;光学胶(LED 封装);高温硅橡胶塑化剂。指定用于热应用的高端
8. 改性硅油(烷基 / 聚醚 / 羧基 / 环氧)
PDMS 加特定有机改性用于专用应用:
- 烷基改性(辛基/十六烷基/十八烷基侧基)—— 无乳化剂化妆品配方、护发素活性成分
- 聚醚改性(PEG/PPG 侧基)—— 油漆爽滑流平添加剂、水性涂料润湿剂
- 羧基功能 —— 织物耐久防水(DWR)交联伙伴
- 环氧功能 —— 硅-有机树脂杂化体系附着力促进剂
- 三甲基含氢硅油杂化(T-PMHS) —— 低 Si–H 含量,慢固化,用于皮肤接触固化配方
应用与配方指导
| 应用场景 | 推荐牌号 | 添加量/配方 | 关键技术钩子 |
|---|---|---|---|
| 高端织物柔顺剂(活性) | 氨基硅油(胺值 0.5–1.0,1000–2500 cSt) | 25–40% 活性微乳液;最终织物用量 0.2–0.4% OWF | 胺基锚定 → 20+ 次洗涤。低成本家用:氨基 5–10% + PDMS 350 cSt 50–70% + 阳离子表面活性剂 |
| RTV-1 醋酸酯/烷氧基硅酮密封胶基胶 | 羟基封端 PDMS 20,000 cSt,OH 0.1% | 50–60% 基胶 + 8–15% 气相二氧化硅 + 4–7% MTOS/VTMS 交联剂 + 0.1–0.5% DBTDL 或钛酸酯催化剂 + 5–15% 塑化剂 PDMS 100–350 cSt | 基胶粘度决定最终密封胶流变与固化时间 |
| LSR / 加成固化 RTV-2 | V-PDMS 1000 cSt,乙烯基 0.15 mmol/g(A 90%)+ PMHS Si-H 8 mmol/kg(B 5–8%)+ Karstedt Pt 5–10 ppm | 1:1 A:B 混合 → 110–150°C 固化,30 秒至 5 分钟 | 最终硬度 30–80 邵氏 A,通过调整乙烯基含量与交联密度 |
| 消泡剂/抗泡剂 | 低粘 PDMS 10–100 cSt + 疏水气相二氧化硅 HJSIL R272/R274 5–10% 添加 | 起泡过程中 50–500 ppm | 二氧化硅锚定 PDMS 到泡沫;PDMS 通过表面张力降低破膜。用于水处理、纸浆造纸、发酵、油漆 |
| 脱模剂/工艺助剂 | PDMS 350 或 500 cSt 原液或 5–20% 乳液 | 每个周期前喷涂到模具表面 | 硅橡胶模塑、PU 铸造、混凝土预制、食品接触模具脱模(仅 FDA 认可 PDMS) |
| 化妆品配方 | 环甲基 D5(≥99%)5–20%;PDMS 50–350 cSt 3–10%;氨基硅油微乳液 0.5–2%;烷基改性 2–8% | 护发素、免洗喷雾、干洗洗发水、粉底、BB 霜、防晒霜、二合一洗发水、护肤保湿霜 | D5 提供爽滑+蒸发干净;PDMS 提供顺滑施用感;烷基改性提供柔润而不油腻 |
| 油漆添加剂(爽滑/流平/消泡) | 聚醚改性硅油(水性/溶剂用不同改性);PDMS 350 cSt + HJSIL R272 | 总量 0.1–0.5%;爽滑-消泡组合 0.5–1.5% | 兼容溶剂型与水性 |
| 液压/阻尼流体 | 高粘 PDMS 5,000–100,000 cSt | 阻尼器、汽车减振器、仪表 | 粘度指数 200–400 —— 最热稳定的液压流体(~10% 粘度变化/50°C) |
| 跑步机皮带润滑剂 | PDMS 350 或 500 cSt | 每 6 个月施用 30–60 ml 在皮带与跑板之间 | 行业标准,OEM 指定。以 1 L / 5 L / 25 L 容器供 OEM 与售后市场 |
采购、储存、质量控制
包装、起订与交期:
| 形式 | 起订量 | 交期(上海 FOB) |
|---|---|---|
| 5 L / 25 L / 200 L 桶(工业牌号) | 200 L(一桶) | PDMS / 氨基 / 改性:3–5 周 |
| 1 L 瓶(实验;化妆级 D5、高端 PDMS) | 化妆级 D5/D6 25 L | 环甲基硅油 D5/D6:3–4 周(监管处理) |
| IBC 1000 L(纺织/硅橡胶大量工业客户) | 合同供货 | 羟基/乙烯基/PMHS:4–6 周(特种制造) |
储存: PDMS / 改性 —— 常温,密封 24 个月。羟基封端 —— 25°C 以下干燥储存,18 个月。PMHS —— 25°C 以下干燥储存,远离热源与碱,12 个月。乙烯基封端 —— 常温,24 个月。环甲基硅油 —— 紧密封,远离明火,24 个月。
质检文件(每批 CoA 含):
- 运动粘度 25°C —— ASTM D445
- 密度 25°C —— ASTM D4052
- 折射率 25°C —— ASTM D1218
- 挥发分(非挥发牌号 105°C × 3 hr;环甲基硅油 GC 法定量 D5/D6)
- 功能含量(胺值 / OH 含量 / Si–H 含量 / 乙烯基含量,功能牌号 ASTM 滴定法)
- 重金属(Pb / As / Cd / Hg),化妆与食品接触牌号
法规: PDMS / 氨基 / 改性 —— REACH 已注册。羟基封端 / 乙烯基 / PMHS —— 通过 UK/EU 唯一代表 REACH 注册。D4 / D5 —— REACH SVHC,需限制文件。
规格参数表 — 全部硅油家族
| 家族 | 牌号示例 | CAS | 粘度 (cSt) | 功能含量 | 对标品牌 |
|---|---|---|---|---|---|
| PDMS | DMS-50, DMS-350, DMS-1000, DMS-100000 | 63148-62-9 | 5–100,000 | 无(惰性) | Dow DC200、Wacker AK、Shin-Etsu KF-96 |
| 氨基硅油 | EMA-1100, EMA-2200 | 71750-80-6 | 500–3000 | 胺值 0.3–1.2 mg KOH/g | Dow DC929、Wacker FZ-3196 |
| 羟基封端 | EHT-750, EHT-20000, EHT-80000 | 70131-67-8 | 750–80,000 | OH 0.05–4.0% | Wacker E 系列、Gelest GP-1 |
| 含氢(PMHS) | EPH-10, EPH-50 | 63148-57-2 | 5–100 | Si-H 6–16 mol/kg | Dow OFX-1107、Wacker M 系列 |
| 乙烯基封端 | EVT-1000, EVT-10000 | 68083-19-2 | 100–100,000 | 乙烯基 0.05–0.5 mmol/g | Gelest DMS-V 系列、Wacker V 系列 |
| 环甲基 D4 | ECY-D4 | 556-67-2 | 2.5 | 无(环状) | Dow XIAMETER 244 |
| 环甲基 D5 | ECY-D5 | 541-02-6 | 4.0 | 无(环状) | Dow XIAMETER 245 |
| 苯基硅油 | EPS-100, EPS-1000 | 63148-58-3 | 50–10,000 | 苯基 5–50 mol% | Dow 510、Wacker AP、Shin-Etsu KF-50 |
| 聚醚改性 | EPM-1, EPM-2 | 68037-64-9 | 50–3000 | PEG/PPG 含量 | Momentive Silwet L-77 / L-7600 |
选型指南
| 应用场景 | 首选牌号 | 选型理由 |
|---|---|---|
| 高端织物柔顺剂活性 | 氨基硅油(胺值 0.6–0.8) | 锚定棉/涤纶,经 20+ 次洗涤 |
| 工业消泡剂 | PDMS 100 cSt + HJSIL R272 | 低成本高效组合 |
| RTV-1 醋酸酯密封胶基胶 | 羟基封端 EHT-20000 | 密封胶流变标准 20,000 cSt |
| LSR 注塑基胶 | 乙烯基封端 EVT-1000 + PMHS EPH-10 + Pt | 行业标准加成固化 |
| 化妆品发胶 | 环甲基 D5 | 挥发,低残留 |
| 化妆品粉底霜底 | PDMS 350 cSt | 顺滑爽感,FDA 合格 |
| 模具脱模(硅胶、PU) | PDMS 350 cSt 或 500 cSt | 行业标准 |
| 跑步机皮带润滑 | PDMS 350 cSt | 行业标准,OEM 指定 |
| 光学胶/LED 封装 | 苯基硅油 EPS-1000 | 折射率匹配玻璃 |
| 水性油漆爽滑添加 | 聚醚改性 EPM-1 | 极性兼容 |
| 织物耐久防水(DWR) | PMHS EPH-10 + 交联剂 | 形成疏水膜 |
| 液压阻尼流体 | PDMS 30,000 cSt | 高粘度指数,热稳定 |
常见问题
东方材料硅油能用于化妆/食品接触应用吗?
大多数牌号可以。PDMS、环甲基 D5/D6、氨基硅油有 FDA 21 CFR 175.300 间接食品接触合规路径。化妆级文件(重金属低于药典限值、未加 BHT、微生物菌落)在 PDMS、D5、氨基硅油的合同供货项下可得。D4 是 REACH SVHC,在许多化妆应用中受限 —— 建议用 D5 或 D6 替代(注意:D5 自 2024 年起也被列入 SVHC)。
如何把 Dow Corning DC200 / Wacker AK 切换到东方材料 PDMS?
按粘度牌号 1:1 直接替换。独立测试显示东方材料 PDMS 350 cSt 与 Dow DC200 350 cSt 在粘度、密度、折射率、表面张力上差 ±5% 以内。常见配方调整问题:(1)消泡剂配方可能需要调整以补偿稍微不同的硅油-二氧化硅相互作用;(2)化妆配方在切换供应商时应重做微生物测试(行业标准做法)。
PDMS 与羟基封端 PDMS 有什么差别?
PDMS 是 –CH₃ 端基(化学惰性)。羟基封端 PDMS 是 –OH(硅醇)端基(反应性)。非反应应用(消泡剂、脱模剂、护发柔润剂)选 PDMS。反应应用(硅酮密封胶基胶、缩合固化硅橡胶)选羟基封端 PDMS。不能互换。
如何安全处理 PMHS(含氢硅油)?
PMHS 含 Si–H 键,在强碱或 50°C 以上水分存在下释放氢气。储存: 紧密封、干燥、30°C 以下、远离热源。生产: 封闭体系批反应器,惰性气体保护。避免: 氢氧化钠、氨、强胺。人员: 全皮肤眼睛防护。SDS 包含具体安全指导 —— 首次订购前索取。
D5 环甲基硅油是否受欧盟法规约束?
是。D4 自 2018 年起为 REACH SVHC,D5 在 2024 年加入 REACH SVHC。欧盟冲洗型化妆品仍允许 D5 ≤0.1%;免洗型化妆品(粉底、除臭剂、发胶)面临升级限制。制造商应跟踪当前 ECHA 指南。东方材料供货 D5 附适当证书,但终端用途产品合规的法规责任由配方师承担。
典型交期与起订量是多少?
标准牌号(PDMS、氨基、改性):3–5 周上海 FOB,MOQ 200 L(一桶)。特种牌号(羟基封端、乙烯基封端、PMHS):4–6 周,MOQ 200 L。环甲基硅油:3–4 周,MOQ 25 L(高级牌号 D5/D6)。整柜出货可任意牌号混装 —— 提前 8 周下单可确认交付。
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