聚二甲基硅氧烷[wán]（polydimethylsiloxane，PDMS），又稱二甲基硅油，是一種疏水類的有機硅化物物料。其化學式為CH3[Si(CH3)2]nSi(CH3)3，為無色透明液體，幾乎沒有氣味。隨分子量變化，具有不同粘度。從極易流動的液體，直至稠厚的半固體。不溶于水，無毒。其可以分解成易揮發的環狀低聚物。在聚二甲基硅氧烷大分子中引入少量甲基乙烯基硅膠氧連接，可制得乙烯基硅橡膠。
聚二甲基硅氧烷是一種彈性聚合物，由Si—O鍵為主鏈的線型硅氧烷連接組成。其具有較好的滲透性、疏水性、對有機物有良好的親和力、抗酸堿及抗有機溶劑性、低毒性、較好的柔性及彈性、能透過波長大于300nm的光線等性能特點。
聚二甲基硅氧烷具有多種用途：在化妝品中可用作皮膚洗劑、清潔劑、抗汗劑、剃須洗劑、香皂等；在醫藥領域作醫用消泡劑（治療急性肺水腫和肺脹氣）、防護性軟膏（用于防止水性物質對皮膚的刺激或腐蝕）以及治療頭虱等；在制造領域可作塑料和橡膠成型加工的長效脫模劑（適用于大型成型物，如PF，不飽和聚酯[zhǐ]層壓板等）、多種材料間的高低溫潤滑劑（例如可用在縫紉線上，減少摩擦和斷線現象）、皮革的爽滑劑（提高皮革的光澤度、柔性及可防水性等）以及制作各種微納流控芯片和作為汽車的擦亮去污劑的主要成分；在日常生活領域可作食品包裝生產過程的消泡劑和膠粘劑以及避孕套潤滑劑的主要成分等。
相關歷史
1900年，碘化甲基鎂被發現，基平（Kipping）將格氏試劑與氯硅烷反應以制備有機硅烷，同時也做了一些硅氧烷聚合物的研究，其中聚二甲基硅氧烷是最常見的一類硅氧烷聚合物。第一次世界大戰前（1938年），康寧玻璃廠的海德（Hyde）重復了基平的合成方法，制備了一些含苯基的硅氧烷低聚物。同年，化學家羅喬（Rochow）將研究的重點放在了聚甲基硅氧烷上，他用格氏試劑與氯化硅反應，并將產物分離出來。
由于格氏試劑難以獲得，羅喬發現了一種不需要格氏試劑制備氯硅烷的方法，同時他發表了關于該方法的論文，但是由于第二次世界大戰發生，該論文推遲出版。大約同一時間，德國理查德·穆勒（Richard Müller）也發現了這一反應。在進行了一些其他大規模實驗后，人們研制成硅油和硅橡膠，并大規模生產。
結構
聚二甲基硅氧烷是一種彈性聚合物，由Si—O鍵為主鏈的線型硅氧烷連接組成，Si—O鍵能為451kJ/摩爾，鍵長為0.164nm，硅原子上連接有機基團的交聯型半無機高聚物，由有機硅烷經水解縮聚而成，這使得鍵對側基轉動位阻小；Si—O鍵在通常情況下是穩定的，但在強酸堿作用下會斷開；Si—O—Si的鍵角很大(143°)，使得Si—O之間容易旋轉，分子鏈柔軟。?Si—O鍵是組成有機硅化合物的特征鍵。側基為甲基時，鍵能370kJ/mol，對穩定性貢獻較大；PDMS甲基可繞?Si—O軸自由旋轉。由Si—0鍵組成的硅氧鏈被兩個甲基屏蔽，使得這個鏈非常柔軟；由于Si—O鍵的相互補償和Si—O偶極間的相互補充，硅氧鏈自然形成螺旋結構，每個螺旋由6個左右的硅氧鏈節組成，非極性甲基向外，起屏蔽作用，這樣使得硅氧鏈之間相互作用力小，摩爾體積大，表面張力小。
性能
理化性質
物理性質
聚二甲基硅氧烷分子式為CH3[Si(CH3)2]nSi(CH3)3，由于其聚合度n值不同，分子量不同，運動黏度也不同，從無色透明的揮發性液體到極高黏度的液體，粘溫系數小，壓縮率大，表面張力小，憎水防潮性好，?耐化學藥品性強，對金屬不腐蝕，生理惰性。具有優異的電絕緣性和耐熱性。與水和乙醇不混溶；與三氯甲烷混溶；溶于氯代烴、苯、甲苯、二甲苯、己烷、石油精、乙醚、乙酸戊酯；極微溶于2-丙醇；不溶于甲醇、丙酮，無毒。其物理性質隨溫度變化很小，不同黏度的基本性質如下：
化學性質
聚二甲基硅氧烷可以分解成易揮發的環狀低聚物。其中線性聚二甲基硅氧烷的熱降解與端基有關。硅羥基封端的聚二甲基硅氧烷的分解起始溫度為350~370℃，而三甲基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷在390~400℃才開始分解。雜質的存在會降低其穩定性，特別是離子型引發劑，如氫氧化鉀的存在。
聚二甲基硅氧烷的聚合在通常條件下是個平衡過程（可逆反應），在高溫和減壓條件下，由于生成可揮發低聚環狀硅氧烷，使平衡向解聚反應方向移動。當聚二甲基硅氧烷是硅羥基封端時，聚合物的解聚反應主要是由于端基的回咬，從而生成低聚環狀硅氧烷。離子型引發劑除了能使這個反應加速外，還能使主鏈斷裂。但是在三甲基硅氧基封端的聚二甲基硅氧烷中端基回咬反應不可能進行。
在聚二甲基硅氧烷大分子中引入少量甲基乙烯基硅膠氧連接，可制得乙烯基硅橡膠。
聚二甲基硅氧烷在過氧化物作用下制得硅橡膠：
性能特點
聚二甲基硅氧烷具有以下性能特點：
聚合機理及過程
聚二甲基硅氧烷的合成主要包括以下過程：
其中：D3和D4分別為六甲基環三硅氧烷和八甲基環四硅氧烷。
應用領域
聚二甲基硅氧烷具有多種用途：它是橡皮泥（橡皮泥是嬰兒潮一代眾所周知的韌性兒童玩具）的主要組成部分，它也是硅脂和潤滑劑、消泡劑、化妝品、護發素和隆胸填充液中的一種材料。其還廣泛用于萃取食品、飲料和生物材料中的揮發物和半揮發物以及氣相色譜(GC)中的固定相。
化妝品領域
聚二甲基硅氧烷用于化妝品的特點是：具有疏水性，無粘稠和油感，有絲滑感，可降低表面張力，透氣性好，無毒、無味、無臭，不會引起過敏。用標準的乳化劑和常用的乳化技術，可將聚二甲基硅氧烷類硅油制成乳劑。硅油與某些化妝品組份不相容的特點，有助于提高化妝品的憎水性和降低粘性。其對香精香料具有緩釋定香作用，因而保香期較長；化學性質穩定且惰性，對化妝品其他組成（特別是活性成分）沒有不良影響，匹配性好。由于其具有與乙醇相容性好的特點，被用于各種化妝品中，如用于皮膚洗劑，有去皂、易擦、保護皮膚、增加舒適感的作用；用于皮膚清潔劑，有潤滑、濕潤的作用；用于抗汗劑，有不變白、去粘的作用；用于剃須前洗劑，有潤滑的作用；用于剃須后洗劑，有增加舒適感的作用；用于香皂，起調理劑、加工助劑的作用；用于化妝品，有防水的作用。
醫藥領域
聚二甲基硅氧烷由于表面張力低，物理化學性質穩定，可用作醫用消泡劑，治療肺水腫和肺脹氣。藥劑學上的硅是一系列不同分子量的聚二甲基硅氧烷，由于其對皮膚無毒性、無刺激性、潤滑且易于涂布，不妨礙皮膚的正常功能，常與其他油脂性基質合用，制成防護性軟膏，用于防止水性物質如酸、堿液對皮膚的刺激或腐蝕，也可制成乳劑型基質應用。硅酮對藥物的釋放與穿透皮膚的性能較豚脂、羊毛脂及凡士林快。硅酮對眼睛有刺激性，不宜做眼膏基質。聚二甲基硅氧烷還可作頭發和皮膚調理劑以及治療頭虱，其中濃度高達100%的聚二甲基硅氧烷可安全有效地治療兒童頭虱。
制造工業領域
脫模劑
聚二甲基硅氧烷是塑料和橡膠成型加工的長效脫模劑。耐熱性好，?模具中殘留物少，使模具保持清潔。適用于大型成型物，如PF，不飽和聚酯層壓板等。高溫操作脫模為了適應不同用途的需要，通常還加工成溶液、乳劑和膏液形式。
潤滑劑
聚二甲基硅氧烷也可用作多種材料間的高低溫潤滑劑，以及制造內潤滑塑料的添加劑。例如，可用在縫紉線上，減少摩擦和斷線現象。用于縫合和剪裁時可減少斷針現象，并能降低針的溫度，賦予織物一種柔軟感。加到纖維和紗線整理層中時，?在很寬的溫度范圍內能極有效地減少纖維、金屬、陶瓷之間的摩擦。大大減少積集在加熱表面上的殘渣和煙霧產生，提高熱穩定性。
皮革
在皮革方面，聚二甲基硅氧烷經乳液聚合得到的爽滑劑，不僅提高皮革的光澤度、柔性和爽滑的手感，還大大提高可防水性，同時使皮革的彈性、耐磨性、耐曲撓性得到改善。
半導體的微機電加工
在半導體的微機電加工技術中，聚二甲基硅氧烷常用于制造各種微納流控芯片，聚二甲基硅氧烷預聚物常溫下為無色透明液體，在其中加入固化劑，加熱到一?定溫度，會發生交聯反應，形成固化的彈性基片。將預聚物與固化劑的混合物澆注在具有微納圖形的模板上，固化后就會形成帶有微納結構的聚二甲基硅氧烷彈性模板，這種固化過程是不可逆的，再次加熱時，聚二甲基硅氧烷已不能再變軟流動了。
光亮劑
聚二甲基硅氧烷也是汽車擦亮去污劑的主要成分，主要用于汽車的清潔，使汽車車身更加光亮。
日常生活領域
食品包裝方面：在食品包裝紙的制造過程中，可作為消泡劑；在食品包裝制件中聚二甲基硅氧烷樹脂和涂層可作為接觸食品的表面以及作膠粘劑的組分。
二甲基硅氧烷是避孕套潤滑劑的主要成分。
阻燃劑
將聚二甲基硅氧烷與高效木材阻燃劑-聚磷酸銨（APP）混合制得聚二甲基硅氧烷表面包覆的APP，對阻燃起到了促進作用。聚二甲基硅氧烷包覆后的APP的阻燃劑添加量達到15％時，阻燃材料達到了UL-94V0級。
用作電絕緣油
聚二甲基硅氧烷（二甲基硅油）具有非常好的電性能和熱穩定性、化學穩定性和阻燃性，并且對人體、環境的安全性很高，所以在電絕緣方面的應用不斷擴大。二甲基硅油作為車載變壓器油早已實用化，其高耐久性也得到了驗證。
改性
聚二甲基硅氧烷的化學構成還使其能夠通過物化方法進行表面改性，得到特定的功能表面。通常情況下PDMS表面是疏水的，可以通過等離子體處理等將其變為親水性，這樣就可以應用到更為廣泛的領域。
上述分子式中取代甲基的高烷基或苯基較大，有一定的定向作用和空間效應，對硅氧烷骨架的柔韌性造成障礙，故改性后的黏度和表面張力都相應增大。其他取代基改性還有賦予水溶性的多縮乙二醇、有機不飽和基、氨基以及反應官能團的羥酸基、酰胺基或環氧基等。這些水溶性基團改性后的硅油有一定程度的親水性或水溶性，可以不經乳化溶解或分散在水中，如氨基硅油。
制備
聚二甲基硅氧烷的制備主要采用堿法（生產高黏度）和酸法（生產低黏度）。堿法：?以二甲基環狀硅氧烷為原料，在六甲基二硅醚止鏈劑和四甲基氫氧化銨[ǎn]催化劑存在下，進行調聚反應而得。酸法；以硅油或硅橡膠的低沸物為原料，在六甲基二硅醚和硫酸存在下，進行調聚反應，然后經去除酸水層、水洗、減壓蒸餾、脫色、抽濾而得。
安全事宜
安全標志
GHS危險聲明：H319 (100%)，造成嚴重眼睛刺激 （警告：嚴重眼睛損傷/眼睛刺激）。
危害
儲存
聚二甲基硅氧烷應儲存在密閉容器中，置于陰涼干燥處。
參考資料 >
聚二甲基硅氧烷.pubchem.2023-10-30
Synthesis, Characterization and Surface Modification of Polydimethylsiloxane and Its Composites .University of Massachusetts Amherst.2023-10-31