食品级硅油：性质、用途与生产工艺详解

食品级硅油：性质、用途与生产工艺详解

食品级硅油是一种重要的有机硅化合物，具有独特的物理化学性质和广泛的应用领域。本文将详细介绍食品级硅油的化学性质、安全信息、制备方法、应用领域以及相关特性，帮助读者全面了解这种重要的化工原料。

食品级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。

食品级硅油的化学性质

• 分子式：C6H18OSi2
• 分子量：162.38
• 熔点：-59 °C
• 沸点：101 °C
• 密度：0.963 g/mL at 25 °C
• Tg：-123
• 蒸气密度：>1 (vs air)
• 蒸气压：<5 mm Hg ( 25 °C)
• 折射率：n20/D1.377(lit.)
• 闪点：>270 °C (518 °F)
• 储存条件：2-8°C
• 溶解度：Chloroform (Slightly), Ethyl Acetate (Sparingly), Toluene (Sparingly)
• 形态：Oily Liquid
• 颜色：Clear colorless
• 比重：0.853
• 气味 (Odor)：Odorless
• 水溶解性：PRACTICALLY INSOLUBLE
• Merck：14,8495
• 介电常数：2.7（Ambient）
• 稳定性：Stable. Incompatible with strong oxidizing agents.
• EPA化学物质信息：Dimethyl siloxanes and silicones (63148-62-9)

安全信息

• WGK Germany：1
• RTECS号：JM9237000
• F：10
• 自燃温度：>400
• TSCA：Yes
• 海关编码：39100000
• 毒害物质数据：63148-62-9(Hazardous Substances Data)
• 毒性：LD50 oral in rat: > 17gm/kg

食品级硅油的性质与用途

硅油是一种无色或淡黄色，无味、无毒、不易挥发的液体。硅油不溶于水，在化妆品中与许多组分有高度的相容性，降低产品的粘腻感，作共溶剂、固体粉末分散剂，用于清爽型膏霜，乳液、洗面奶、化妆水、彩妆、香水。硅油具有优良的耐热、耐氧化、耐低温性，可在-50℃-+180℃温度范转内长期使用；抗剪切性强，为一般矿物油的20倍以上的压缩性，是理想的液体弹簧；温粘系数低、低蒸汽压、低表面张力、良好的增水性和润滑性；优异的电气特性，耐击穿电压高、耐电弧、耐电晕、介电耗小；还具有透光性好和对人体无毒害作用等优点。

硅油按化学结构来分有甲基硅油、乙基硅油、苯基硅油、甲基含氢硅油、甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油、甲基乙氧基硅油、甲基三氟丙基硅油、甲基乙烯基硅油、甲基羟基硅油、乙基含氢硅油、羟基含氢硅油、含氰硅油等；从用途来分，则有阻尼硅油、扩散泵硅油、液压油、绝缘油、热传递油、刹车油等。

硅油用作消泡剂，用于食品、化妆品、造纸、水处理、洗涤剂、制糖、发酵、涂料、纺织印染、钻井及炼油、液压油及高级润滑油、脱模剂等许多方面；用作硅树脂、硅橡胶的原料；粘合剂原料；阻燃塑料的添加剂；绝缘材料原料；也用作润湿剂、皮革整理剂等。

制备方法

通常由二氯硅烷水解制备。

(CH3)2SiCl2+H2O→[(CH3)2SiO]4→(CH3)3Si—O—Si(CH3)3[1]

如果采用一氯硅烷，则生成：

R3SiCl+H2O→(R3Si)2O

如果采用三氯硅烷，则生成网型而非线型硅氧烷：

二氯硅烷为原料，也可生成少量环状硅氧烷：

应用领域

乳化硅油广泛应用于护手霜、剃须膏、护发素、洗发水、浴用洗涤剂、雪花膏和其他化妆品，效果非常卓著。它把乳化硅油对头发的柔顺性、光滑性和滋润性在制成品中充分得以表现，性能优异，对头发具有优异的调理作用，使头发柔顺飘逸。SD14乳化硅油具有良好的透气，对香精、香料产生缓释定香作用，能延长保香期，它与化妆品中的其它成分互补性好，有助于它们更好地发挥效用。

硅油具有硅氧结构，常温下为液态化合物者称为硅氧烷，简称为硅油。最简单的聚二甲基硅氧烷如[1]式。在[2]中，如果 R、R1、R2均为甲基时，称α，ω-三甲基硅氧基聚二甲基硅氧烷，通常所指硅油，即为此。它是一种低分子量的线型结构聚合物。如果R1及R2不是甲基，则不属本条范围。硅油是一种无色或浅黄色的透明液体。无嗅。无味。沸点高。凝固点低。硅氧键很稳定。

硅油的特点有：

• 表面张力低，一般小于 209J/cm2，较水及通用表面活性剂均低；
• 在水及油类中的溶解度低，且活性高，这一特点使得硅油用极少量就可降低水溶液的表面张力；
• 对热及氧的稳定性高，此一特点使硅油可在高温下使用而不分解；
• 挥发性低，并具有化学惰性，例如粘度为3×10-2m2/s(20℃)的二甲基硅油，其蒸气压100℃时仅为6.67mPa、220℃时为 40mPa，且一般不与其他物质反应；
• 闪点高，有阻燃性；
• 有良好的电绝缘性、脱模性、消泡性；
• 无生理毒性，小鼠经口LD50100000 mg/kg，静脉注射1.0ml/kg(狗)。

有机硅油硅油又被称为有机硅油。它们是有机硅聚合物品种之一。由单官能团和双官能团有机硅水解后生成相应的一元、二元硅醇，硅醇在酸性条件下相互作用生成环状物或链状物。在常压和真空条件下进行缩聚以制得一定分子量的硅油。硅油为具有封闭端基的有机化合物，其结构式如下：

其中R1、R2、R3可以是相同的有机基团，也可以分别为不同的有机基团，如甲基、乙基、苯基、乙烯基、甲氧基、乙氧基和氢。由于这些基团的不同，因而构成了不同的有机硅油。

有机硅油是无色油状物质，其粘度可以调配，具有相当低的凝固温度，而它的粘度随温度的改变仅有较少的变化，热稳定性高，在高温下不分解，链的末端不能再进一步的发生缩聚反应。受热到400℃以上时，生成低分子量产物，热分解过程中甲基和硅原子之间的键不会断裂。硅油还具有耐水性、电绝缘性，体积电阻率>1015Ωcm，介电常数ε= 2.58左右，它的表面张力小，无毒。低分子量硅油可视作为牛顿型的流体，随着分子量的增加逐步靠向假塑性流体。硅油蒸气压低而可压缩性大。对金属无腐蚀，对绝大多数有机试剂稳定。它与矿物油相容性好，耐稀酸稀碱。

有机硅油常作为高级润滑油、防震油、绝缘油。亦用作消泡剂、脱模剂及家具、地板、汽车等的抛光剂和塑料加工时的内润滑剂。它还可以作为热载体、防震阻尼材料、化妆品添加剂、医学上的高分子材料、玻璃纤维处理剂等。

硅油是一种性能很好的变压器绝缘油，它耐热性好，闪点高，不易氧化和燃烧，长期工作温度可高达 200℃。硅油能耐电弧、电晕，在较大的温度范围(-40～110℃) 和频率范围(103～108Hz) 内，其介质损耗因数值几乎不变。此外，还具有粘温性好、凝点低、挥发性小、无毒、不污染环境等特点。硅油的缺点是介质损耗大，易水解，价格偏高等。目前使用较多、效果较好的硅油是“聚二甲基硅氧烷”。硅油易溶于水，还可与空气中有关组分反应，故在使用中应严格密封，并需要采取防潮、防止空气侵入的措施。

甲基硅油是用氯甲烷和硅素在铜催化剂作用下反应生成氯甲基硅烷混合物，再进行水解生成甲基硅烷，然后在酸或碱催化剂作用下进行聚合而制得。硅油抗泡剂效果好、加量少，应用广泛，常用于内燃机油和工业润滑油中。为了高度分散在油品中，先将硅油溶于溶剂中 (如煤油) 制成浓缩液，再通过高度机械搅拌分散在油中，如果分散不好，抗泡效果就差。因此硅油抗泡剂对调合技术很敏感。

乳白色黏稠液体，不挥发，无臭。相对密度O.98～1.02。可与苯、汽油等氯代烃、脂肪烃和芳香烃溶剂互溶，不溶于甲醇、乙醇和水，但可分散于水中。不易燃烧，无腐蚀性，化学性质稳定。ADI 0～1.5mg/起(FAO/WHO，1994)。

用作乳化剂，我国规定可用于发酵工艺中，最大使用量0.2g/kg。

用作高级润滑油、防振油、绝缘油、消泡剂、脱膜剂、擦光剂和真空扩散泵油等

用作金属表面防潮、防锈涂料，还可作建筑物表面防水涂料

用作硬质聚氨酯发泡助剂

生产方法 将聚甲基硅氧烷和气相二氧化硅混合辊碾成硅脂，再加入聚氧乙烯醇、吐温80及去离子水等乳化而成。

参考资料

王大全 主编.精细化工辞典.北京：化学工业出版社.1998.第843页。

本文原文来自Chemicalbook