主题：【资料】CNS_03.007_聚二甲基硅氧烷

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发表于：2021/07/26 20:17:52 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

聚二甲基硅氧烷

崔轩

引言3

1.聚二甲基硅氧烷的理化性质3

2.聚二甲基硅氧烷的生产方法4

3.聚二甲基硅氧烷的测定4

4.聚二甲基硅氧烷的国家食品安全标准5

5.聚二甲基硅氧烷的应用5

6.总结与展望7

参考文献8

摘要：聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane），是一种疏水类的有机硅物料。在药品、日化用品、建筑等各领域均有应用。同时聚二甲基硅氧烷也是常见的食品添加剂，它作为食品级发泡剂，在食品工业方面应用广泛。

关键字：食品添加剂、聚二甲基硅氧烷、应用

引言

聚二甲基硅氧烷(PDMS)，是一种硅的有机化合物，是由全甲基化的线性硅氧烷聚合物组成，包含了多个二甲基硅氧烷((CH3)2SiO)，由三甲基硅氧基[(CH3)3SiO—]封端，其分子式为(CH3)6Si2O(C2H6SiO)n，n的平均值为90～140，相对分子质量平均为6800～30000。该物质为无色透明黏稠液体，无臭无味，具有润滑性、灵活性、合成无毒、不污染环境、成本低等特点，作为工业原材料被大量使用。

在食品工业中，由于聚二甲基硅氧烷无毒，在人体内不会引起生理反应，故亦被用作消泡剂，经常被广泛应用于豆制品、奶业、制药、乳制品、饮料、制糖业、大豆蛋白提取、酱醋酿造、烟嘴胶粘剂等食品工业；也可制成治腹胀的消胀片和治肺水肿的气雾剂，还可以在腹部手术中作为防止肠粘连的防粘剂，在胃镜检查中作为胃液消泡剂和一些医疗手术器械的润滑剂。

本文主要从聚二甲基硅氧烷的理化性质、生产方法、限量、检测、标准以及目前的应用这几个方面出发，去详细介绍有关于聚二甲基硅氧烷的内容。

1. 聚二甲基硅氧烷的理化性质[1]

聚二甲基硅氧烷又称为二甲基硅油(dimethicone)，是一种液体混合物，由一系列以三甲基硅氨烷为末端的，含不同单位个数的二甲基硅氧烷单元的聚合物组成，属于有机硅聚合物（这类聚合物常被称为硅酮），是最常用的硅基有机化合物。白色，几乎无气味不挥发，不溶于水，比重为0.946~0.975，折射率为1.3980~1.4055。其分子式为(CH3)6Si2O(C2H6SiO)n，n的平均值为90～140，相对分子质量平均为6800～30000。PDMS最显著的物理特性是具有粘弹性。通过聚合与交叉耦联反应，聚二甲基硅氧烷制品可形成一层疏水性外表面，这种表面不被极性溶剂（如水）湿润，而易吸收疏水性的污染物。PDMS的抗剪切能力很大且随着各种条件变化而改变，基本范围为100kPa（3MPa，损耗因数非常小（tanδ≤0.001）粘度随分子量与温度变化而改变。

PDMS具有生理惰性，良好的化学稳定性、电绝缘性和耐候性（抗老化性），疏水性好，并具有很高的抗剪切能力，可在-50~200℃下长期使用，因此应用广泛。常见的PDMS制品有橡胶、有酸性气味的堵缝剂、粘合剂、水族馆的密封剂、玩具泥胶、硅滑脂及其他硅基润滑剂；PDMS也常用作食品消泡剂、脱模剂、油漆、日化品添加剂及隆胸的填充液；PDMS还常用作绝缘润滑、防震、防油尘、介电液和热载体等。

2. 聚二甲基硅氧烷的生产方法[2]

搅拌釜清洗完毕后，应将过滤袋或缠绕式过滤芯检查、清洗、消毒后使用，上一生产周期生产完毕后，应尽快冲洗，以避免残留物料风干而难以清洗，如果要间断性生产，应在最低处放出管路或机组内残留水；消毒完毕后，需将管路和软管内的残留水放掉，一个生产周期完成后，完成清洁消毒步骤；在消毒步骤中首先需要进行雾化的消毒，将消毒液兑清水进行淡化处理，然后依靠喷雾头进行雾化消毒，在消毒之后进行紫外灯的照射，照射的时间为10-15小时；切换管路和安装离心泵时，须戴好防烫手套，以免烫伤，然后进行空气的吹扫，在空气吹扫需要进行不定时吸杂质，可以吸收搅拌釜内的杂质，杂质中会有细小纤维，在吸杂质的时候可以使用到静电棒，在静电棒上通低压电源，依靠静电棒可以对于杂质进行吸收，让杂质的吸收更加的高效；压缩空气吹扫工艺管路后，开始用高压水枪冲洗搅拌釜至无明显乳液为止，高压水枪加水量约为200kg左右；搅拌釜内加入200kg水，先自身通过循环管循环5分钟，然后打开相应的管路阀门，将200kg水通过均质机打磨到搅拌釜内，然后由搅拌釜排至废乳液处理池，重复三次。将废乳液处理池内加入溶解剂，所述的溶解剂包括抑胶剂、淡盐酸、二甲基硅油、无机硅油和丙氨酸，将抑胶剂5-10kg、淡盐酸5-8kg、二甲基硅油10-15kg、无机硅油8-15kg、丙氨酸5-15kg、柠檬酸15-25kg以及淡盐水进行混合，混合后形成溶解剂，然后加入到废乳液处理池中；搅拌釜内加入1000Kg水和50kg活性树脂，10Hz搅拌，并加热到150℃，通过均质机和分配盘各循环15分钟，通过自身循环管循环15分钟；当搅拌釜内的水排净后，将2个金属过滤器拆下并将其清洗干净，清洗干净后安装到反应釜内，反应釜和金属过滤器之间依靠插接的方式进行安装，在反应釜内设置有竖向插槽，沿着竖向插槽插入金属过滤器；将搅拌釜顶部手动阀门切换到喷淋状态，启动离心泵并开启搅拌，搅拌持续的时间为0.5小时；通过出料管将反应釜内的清洗水排至废水回收池，向废水回收池内加入沉淀部件，所述的沉淀部件采用沉淀复合块，所述的沉淀复合块采用透气火焰岩粉末、木炭粉末、椰子壳碎和泥浆进行混合，然后放置入模具中进行制造，形成沉淀复合块，所述的沉淀复合块铺设在废水回收池的底部和中部进行废水的降解和净化。反应釜准备，经过消毒的反应釜进行烘干，烘干的时候采用风干的方式进行烘干，将由热风机吹出的热风吹向反应釜，然后依靠热风把反应釜内的水汽进行蒸发，使得反应釜内得到烘干，然后进行制备聚二甲基硅氧烷的物料的投料过程；物料事先计算好投料所需的比例；由计量泵先加入10％的处理水到反应釜内开启分散设备进行分散搅拌，后将40-50％聚二甲基硅氧烷与10-15％双甘油脂肪酸酯加入，温度40～50℃进行搅拌，分散搅拌2小时转速50rpm；由计量泵先加入30％的处理水到反应釜内开启50hz分散搅拌，后加入稳定剂，稳定剂采用5％氨基酸和3％山梨醇酐单硬脂酸酯、增稠剂采用黄原胶1.6％与防腐剂，防腐剂采用0.4％苯甲酸钠，温度40～50℃搅拌30分钟，转速100rpm；接着进行取样，取样之后进行留样检测。

3. 聚二甲基硅氧烷的测定[3]

聚二甲基硅氧烷是一类高分子化合物，不宜用气相色谱法分析;又因其无紫外吸收，用高效液相色谱法测定的灵敏度低，故也无法测定其微量成分。测定微量聚二甲基硅氧烷含量的方法未见报道。本文针对聚二甲基硅氧烷的结构特点，采用裂解气相色谱-质谱(PGC-MS)技术，研究了其裂解产物的特征成分，并以特征成分六甲基环三硅氧烷为定量指标，选择离子监测法定量，建立了检测聚二甲基硅氧烷的新方法，方法适用于食品中微量聚二甲基硅氧烷的检测。

具体步骤如下。

裂解温度600℃，裂解时间为5s，进样量为10μL。色谱柱采用HP-5MS(30m×0.25mm)，柱温为50℃，程序升温设置成以10℃/min升至280℃，保持10min；进样口温度为250℃，载气使用He，柱前压为40kPa，进样模式选择分流进样，分流比为10∶1。采用EI离子源，电子能量为70eV，扫描范围设定为29～550u，四极杆为温度150℃，离子源温度为230℃，电子倍增器电压为1500V，GC-MS接口温度为280℃，检索谱库为Wiley275.1。

准确称取聚二甲基硅氧烷标准品100mg(精确至0.1mg)于100mL容量瓶中，用乙酸乙酯溶解并定容，该溶液的质量浓度为1g/L，于4℃冰箱内贮存，有效期为6个月;标准工作液：分别吸取标准储备液，用乙酸乙酯逐级稀释成聚二甲基硅氧烷质量浓度为10、25、50、100、200、500mg/L的系列标准溶液。

油炸食品：称取10g样品，在搅拌机中搅成浆状，加石油醚-乙酸乙酯(5∶1，体积比)30mL，超声波振荡提取3次，提取液浓缩后过硅胶小柱，以10mL石油醚淋洗，除去油脂后，用20mL石油醚-乙酸乙酯(5∶1)洗脱，收集洗脱液，浓缩至1.0mL。

水果：取水果1只，称重，置于烧杯中，加入石油醚-乙酸乙酯(5∶1)约50mL浸泡清洗表皮的二甲基硅氧烷，超声波振荡提取3次，提取液浓缩后过硅胶小柱，弃去流出液，然后用20mL石油醚-乙酸乙酯(5∶1)洗脱，收集洗脱液，浓缩至1.0mL。

先测定空白样品溶液，确认不存在柱流失和本底干扰后，分别取一定浓度的标准溶液及制备好的样品溶液10μL，置于裂解器的进样小舟上，待溶剂自然挥干后，推入热裂解炉中裂解，裂解产物经气相色谱分离后进入质谱仪测定，记录总离子流色谱图。根据聚二甲基硅氧烷裂解气相色谱-质谱总离子流色谱图中的色谱及质谱信息，进行定性及定量测定。

4. 聚二甲基硅氧烷的国家食品安全标准

在中华人民共和国国家标准中的食品安全国家标准对于聚二甲基硅氧烷有如下要求。[4]

暂时还没有其他要求。

5. 聚二甲基硅氧烷的应用[5]

5.1 化妆品

聚二甲基硅氧烷除直接使用外，为了使甲基硅油分散好，便于浸渍，喷涂，提高效率。也可配成溶液型，脂类，乳液型三种类型使用。其与衍生物都是化妆品的优质原料，具有良好的护肤功能，属于化妆品原料中的合成油脂。本品无毒，对皮肤和粘膜无刺激性，但对眼睛有刺激性，一般公认是安全的。

聚硅氧烷又称硅油或硅酮,它与其衍生物是化妆品的一种优质的原料，具有生理惰性和良好的化学稳定性，无臭、无毒，对皮肤无刺激性，有良好的护肤功能。具有润滑性能，抗紫外线辐射作用，透气性好，对香精香料有缓释放作用，抗静电好，具有明显的防尘功能；稳定性高，不影响与其它成分匹配。常用的有聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、环状聚硅氧烷等。聚二甲基硅氧烷由于具有较好的柔软性，在化妆品中常取代传统的油性原料，如石蜡、凡士林等来制造化妆品，如膏霜类、乳液、唇膏、眼影膏、睫毛膏、香波等。

在化妆品中，PDMS具有润滑性能、抗紫外线的作用，透气性好，具有明显的防尘功能，在化妆品中也用来取代传统的油脂原料，这是根据聚二甲基硅氧烷具有较好柔软性的特性，护肤品中通常都会用于保湿性制品中，一些高档护肤品也都会加以应用。聚甲基苯基硅氧烷为无色或浅黄色透明液体，对皮肤渗透性好，用后肤感良好，可增加皮肤的柔软性，加深头发的颜色，保持自然光泽，常用在高级护肤制品以及美容化妆品中。环状聚硅氧烷黏稠度低，挥发性好，主要用于化妆品中，如膏霜类、乳液、浴油、香波、古龙水、棒状化妆品，拟汗产品等。化妆品是由各种原料经过合理调配加工而成的复配混合物。化妆品的原料种类繁多，性能各异。根据化妆品的原料性能和用途，大体上可分为基质原料和辅助原料两大类。前者是化妆品的一类主体原料，在化妆品配方中占有较大比例，是化妆品中起到主要功能作用的物质。后者则是对化妆品的成形、稳定或赋予色、香以及其它特性起作用，这些物质在化妆品配方中用量不大但极其重要。化妆品是以天然、合成或者提取的各种作用不同物质做为原料，经加热、搅拌和乳化等生产程序加工而成的化学混合物质。聚二甲基硅氧烷除直接使用外，为了使甲基硅油分散好，便于浸渍，喷涂，提高效率。也可配成溶液型，脂类，乳液型三种类型使用。其与衍生物都是化妆品的优质原料，具有良好的护肤功能，属于化妆品原料中的合成油脂。本品无毒，对皮肤和粘膜无刺激性，但对眼睛有刺激性，一般公认是安全的。改性聚二甲基硅氧烷在水相或油相的表面活性，决定于改性基因的种类和数量，油溶性聚烷能改善油和石蜡的扩散能力，直接用到化妆品和护肤品的配方中，改性的亲水性聚硅氧烷主要用于香波，泡沫浴液的配方中，具有长烷基链的聚硅氧烷乙二醇是有效的w/o乳化剂，两性基团或季铵基团取代聚二甲基硅氧烷中的甲基后，并能直接秀于护发产品中。

聚二甲基硅氧烷对皮肤的渗透性非常好，护肤品涂抹在皮肤上的顺滑清爽感受，通常都是因为添加该原料的缘故，原料本身对于增加皮肤的柔软性也有不错的效果。在护发洗发产品中，可以加深头发的颜色，帮助头发保持自然光泽，基本上，能够使头发顺滑的洗发水中，都能够找到该原料。在化妆品中，要求聚二甲基硅氧烷的黏度低，挥发性好，容易清洗，使用比例最高可达到15%以上，化妆品成分审查的专家小组的结论是，二甲基硅氧烷和相关衍生物“配方安全化妆品中所用的”。

对皮肤及粘膜没有刺激，但对眼睛有一定的刺激性。一般公认是安全的，以FDA为首的各国相关部门均批准可以在化妆品中使用聚二甲基硅氧烷，而美国化妆品成分审查委员会承认它有潜在的健康风险。

5.2 医药与食品

聚二甲基硅氧烷是食品级消泡剂，可用于医药、食品的酿造、发酵时间的消泡。由于它无毒，在人体内不会引起生理反应，故亦被用作医用消泡剂，用于急性肺水肿和肠胃胀气的治疗。二甲基硅油仅是其在药剂中常用的一种。此外还有乙基硅油、甲基苯基硅油、含腊硅油等等。在片剂抛光剂虫蜡中，常加人少量本品以增强片面的光亮程度及抗潮性。在软膏剂中，本品由于具有良好的润滑性，易于涂布，不沾污衣物，不妨碍皮肤的正常功能等，而为一种较理想的疏水性基质。常与油脂性基质合用制成防护性软膏，用于防止水溶性物质及酸、碱液等的刺激或腐蚀。

6. 总结与展望[6]

聚二甲基硅氧烷不仅广泛应用于化妆品及添加剂方面，与工业发展也息息相关。可以通过溶胶-凝胶技术制备拥有优异的光学性能和力学性能的有机-无机杂化材料，例如PDMS/SiO2杂化材料；利用母料法，对聚二甲基硅氧烷与线性低密度聚乙烯进行熔融共混,并且加入了引发剂(DCP),制造出阻燃协同作用非常明显的PDMS阻燃材料；因具有良好的生物兼容性,同时具有对紫外光的良好的通透性能,被广泛的应用在各种微流控分析系统中的PDMS微流控芯片等等。近30年的时间,PDMS具有优异的性能而得到广泛的研究与应用,尤其在杂化材料、微流控芯片和改性其它聚合物方面取得众多的研究成果。在今后对PDMS的研究中,各种新技术的运用值得我们关注与借鉴,如溶胶-凝胶、氧等离子体、相转化法和激光刻蚀技术等。

参考文献

[1]任东升,周志俊.聚二甲基硅氧烷应用及安全性评估概况.复旦大学公共卫生学院/教育部公共卫生安全重点实验室,2011(02):181-185

[2]江道鸿,赵剑.食品级添加剂聚二甲基硅氧烷生产方法.扬州宏远新材料股份有限公司.202011076781.4

[3]吴惠勤,林晓珊,朱志鑫,马叶芬,黄晓兰,黄芳,邓欣,罗辉泰.中国广州分析测试中心广东省分析测试技术公共实验室,2010(12):1143-1146

[4]中华人民共和国卫生部.GB2760—2014食品添加剂使用卫生标准[S].北京:中国标准出版社,2014

[5]百度百科.聚二甲基硅氧烷. https://baike.baidu.com/item/聚二甲基硅氧烷/6404643?fr=aladdin

[6]周卫新,曾黎明. 聚二甲基硅氧烷的应用研究进展.武汉理工大学材料科学与工程学院,化工新型材料,2007,35(1):16-19

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