在我33年的有机改性有机硅的职业生涯中(到目前为止)，客户偶尔会要求我提供绿色、天然或可持续的产品。早期的请求很少，通常是针对非常具体的情况，而且有些含糊，提问者往往不确定他们所选择的术语意味着什么。最近，这些请求越来越频繁，询问者显然想要的不是基于石油的产品。这些问题的根源在于人们认为石油是不可持续的长期能源，化石燃料经济对我们称之为家园的地球是有害的。

在过去的两年里，我们经历的“错误的Covidity”似乎极大地加强了这一市场驱动力。无论是面对自己的死亡，还是亲眼看到社会如何处理规模不够大的全球问题，这场大流行病已经把这个市场驱动力变成了市场需求。虽然可能还有其他因素“推动了这一趋势”，但今天的现实是，人们希望从植物中获得产品，而不是石油植物。

还有其他更复杂的并行考虑，如总碳足迹，着眼于更全面的材料对环境的影响[我]．这些可能更有效，但人类的本性是寻找捷径，而以植物为基础的生物是一个容易识别的标识。

涂料添加剂可以控制泡沫、流变改性、增强表面性能和/或改善涂层膜的外观。有不同类型的化学添加剂可以提供这种性能。这篇论文的重点是有机改性硅树脂，它代表了用于提供流动和平整、湿润、滑动、释放和保护性能的类型的很大一部分。这些添加剂在工业涂料中普遍存在，含量很少，通常只有1%。

那么这些硅胶材料的可持续性如何呢?188金宝搏bet官网在具体谈论有机改性涂料添加剂之前，让我们先简要地介绍一下基础硅酮聚合物的背景。硅酮是在石油繁荣时期发明的一种人造聚合物，有几个不同的名字。聚二甲基硅氧烷，通常缩写为PDMS，是一个常见的，可以说是更正确的同义词硅。通常简称为硅氧烷(二)．在化妆品中，有机硅是在INCI名称下提供的二甲基硅氧烷，二甲基硅氧烷和环聚硅氧烷[3]．二甲基硅氧烷及其衍生物在护肤和美发产品中经常被使用。

在制药行业，西甲硅氧烷是fda批准的用于治疗消化气体和腹胀的药物(四)．在美国药典中定义为93-96%的硅油和4-7%的疏水二氧化硅，这种相同的结构在许多工业和食品级应用中用于控制泡沫。当然，西甲硅油是在USP标准下生产的，但在化学上它与工业硅酮消泡产品是一样的。

你可以从上面推断，这些材料通常被认为是安全的，并用于许多消费品。188金宝搏bet官网上世纪90年代，一些主要的制造商就隆胸的安全性提起诉讼[v]，该行业主动整合资源，进行了大量的毒性测试(六)．发现的毒性很小，而且大部分毒性被认为只针对进行测试的动物。

有趣的是，当我与人们交谈时，每个人都知道FDA停止了硅胶植入物的使用，但很少有人意识到，在事实被知道后，FDA再次允许它们(七)．坏消息更有新闻价值。今天，硅酮由于其低毒性和低排异反应被广泛用于医疗设备。

但它们是由石油制成的吗?是的,没有。按重量计算，硅树脂主要是由地球上开采的硅和氧，但硅聚合物部分是由石油衍生的。当今生产的硅几乎都是在稀土金属催化和高能条件下，由单质金属硅与单碳原子石油原料反应制成的。石油原料来源于甲醇，而甲醇又来源于天然气。用非石油绿色工艺生产甲醇是可能的，但这并不是今天的主流工艺(八)．

这是可持续的吗?硅是地壳中仅次于氧的第二常见元素。在1:2比例的二氧化硅中发现，这两种元素约占陆地元素的75%(第九)．地球上大部分的硅都以二氧化硅的形式存在于各种地质形态中，硅被大量生产用于许多行业，包括太阳能电池、电子产品和硅树脂。

那么，为什么要使用“非天然”聚合物呢?这个问题很好，答案也很简单，硅胶的表现非常独特。相对于有机聚合物，硅原子稳定聚合物的自由基分解途径，如氧化和热分解。这导致在高温应用，如室外烧烤架和汽车尾气，以及恶劣环境，如空间。此外，聚合物具有热绝缘和电绝缘性能，使电子封装材料具有独特的性能。

硅油的体积表面张力为20 mN/m。纯水为72 mN/m，大多数有机聚合物在30-45 mN/m范围内。只有氟碳化合物的表面张力低于硅酮，其值在15 ~ 15 (mN/m)之间。这种低表面张力和低界面张力表现在润湿、流动和平整、COF降低、滑移、表面保护、铅笔硬度、界面稳定、理想的触觉和其他性能，这是其他任何东西都难以实现的。氟碳化合物提供了其中一些特性，但似乎有更多的监管和可持续性问题。

正如我们所知，生活中总有一个“但是”。但是，硅酮不溶于水或有机油。它会形成一个单独的相，虽然这在某些表面应用中增强了它的活性，但大多数时候这是一个问题。在涂料添加剂中，这种分离的阶段是伟大的锤色调完成在粉末涂料，但对其他一切都不好。硅胶本身在油漆店里名声不好，因为它能造成缺陷。不相容和低表面张力是造成这种现象的原因。

为了制造涂料添加剂，我们必须解决这个问题。的确，乳化到水或使用其他材料使硅树脂相容有时会起作用，但唯一确定的方法是用有机基团对硅树脂进行化学修饰。188金宝搏bet官网这些有机改性有机硅拥有最大份额的硅基涂料添加剂使用今天。

α -烯烃和烯丙基聚炔烃氧化物是工业上用于制造这些涂料添加剂的主要原料。如今，这些有机聚合物是由石油化工产品制造出来的。最终，乙烯被用来制造这两种常见的有机改性剂[x]．

最近，市场上出现了聚合烷基氧化物的来源，聚合烷基氧化物最终是由糖或玉米乙醇中的乙烯衍生而来的。生物乙烯被转化为环氧乙烷，并与现有的石油工艺相结合。烯丙基聚乙烯氧化物材料与我们今天购买的石油基材料非常相似188金宝搏bet官网。分散性和平均链长的微小差异在合理范围内。

聚乙烯氧化物改性有机硅材料是一种很常见的涂料添加剂类型。188金宝搏bet官网虽然仍然不溶于烃类油，但任何含杂原子的材料，如常用的酯类、乙二醇、酮类等，都具有足够的极性，与这些聚醚硅酮兼容。此外，它们还具有使水基系统具有兼容性的优势。氧原子为水的氢键提供了位置，将聚合物拉入溶液中。

以下是Siltech在生物来源有机材料与有机硅反应制备涂料添加剂方面的方法和选择的概述。188金宝搏bet官网

我们的第一个生物来源的有机改性硅胶是我们的Silube^一个蓖麻油衍生物。作为个人护理的更天然的成分，早期的市场细分要求天然产品，这些是由甘油三酯蓖麻油酯交换。我们在涂料方面对这些产品进行了简短的评估，但它们没有表现出希望，所以我们把它们留给了PC。其中，Silube CO Di-45表现出较好的COF降低和滑移，但流动性和平整性较差。由于当时没有市场驱动因素，所以我们没有详细研究这些因素，但我们研究的少数几个都表现出较差的流动和水平。

市场上出现的另一种生物来源的有机硅材料是丁香酚改性有机硅。这些产品目前只在小众市场销售，但不在涂料中销售。丁香酚是一种从丁香中分离出来的精油，由硅酸氢作用制成，这些产品具有更有趣的涂料添加剂结构。类似的芳基衍生物由甲基苯乙烯制成，如我们的Siltech 3H-12MS，是相当有效的涂料添加剂。Siltech尚未对这些丁香酚衍生物在涂料中的应用进行评估。尽管它们可能表现良好，但与玉米或甘蔗相比，丁香是一种不那么实用的生物来源。

最近，我们用这种新的生物来源的聚乙烯氧化物制作了一个具有代表性的标准涂层添加剂网格，并将其与石油来源的类似物进行了比较。我们利用了各种各样的比较，如发泡、表面张力、润湿、COF和流平。目的是确定它们在批次间的变化中是否表现相同。

合成的7种产品包括两种优良的润湿剂、两种强滑移剂、一种既湿润又滑移的“中间路”添加剂和两种线性结构。这最后两个是已知的最好的防滑，保护，反涂鸦和类似的应用程序，因为它们在界面上的效率。这七个范围从30-80%的生物有机含量，其余是硅树脂聚合物。通过利用放射性同位素测定石油含量的外部检测，确认了生物来源。”

为简单起见，并且由于众所周知的结构性质行为并不是本文的重点，这些物质分别以石油或生物来源的-P或-B标记为A-G。在一些评估中，有些样本对的溶解性不足以用于测试。

这是一些基本性质的结果。第三列显示了我们的平均值/标准差以及相应的商业(-P)产品的规格。

虽然高粘度和不同的表面张力降低有明显的偏差，但我们认为这是由于聚醚样品的多分散性分布和平均分子量略有不同。值得注意的是，只有B-B样品超出了我们的规格。

同样，用量筒和氮气喷射器测量1%溶液的水溶液泡沫高度，显示出的差异很小。

当然，光凭物理性质是不够的。我们比较了这些产品在WB PUD和uv固化丙烯酸树脂配方中的性能。外观，泡沫，流动和平整都是相同的一对。

COF是一种方便且容易识别的属性。以下是PUD和UV系统中的COF数据。动力学COF更为重要，因为克服滑橇/涂层界面的粘滞性会导致对静态COF的错误解释。

最后，UV固化体系的COF数据完全相同

可获得的生物来源的聚环氧树脂适合制作有机改性的有机硅涂料添加剂是令人兴奋的，我们认为这些Silsurf^一个任何想要提高可持续性的人都可以很快地采用生物产品。然而，仍然有一些限制。

我们的有机硅聚醚生物来源的选择今天仅限于EO链衍生材料。188金宝搏bet官网聚丙烯氧化物衍生物不能从生物来源获得。在大多数情况下，这是一个很容易克服的限制。然而，有一小部分聚丙烯氧化物改性硅树脂是WB涂料中泡沫控制的最佳产品之一。对于这些，如果没有PO生物源，将很难匹配性能。

PO在这些链中最重要的用途是降低结晶度和T_(g)利用EO/PO188金宝搏bet官网改性有机硅对材料进行改性。含有有机硅聚醚衍生物的PO的倾点通常低于运输中看到的极端温度，但EO独家链材料的倾点可以在寒冷的天气运输中达到。188金宝搏bet官网这对变暖的影响通常是完全可逆的。

EO/PO有机硅聚醚添加剂的另一个关键点是，它们是由CAS编号列出的间接食品接触法规(十一)因此，通常更容易获得食品级合规。在食品级检测中使用的潜在低毒性和其他考虑因素也适用于所有EO材料，因此它们可以，在某些情况下，已经被FDA授予食品合规。188金宝搏bet官网

换句话说，在这方面还有很多工作要做。我们Siltech期待这样做。