聚有机硅氧烷（简称聚硅氧烷），是一类以重复的Si-O键为主链，硅原子上直接连接有机基团的聚合物，其通式为

，其中，R代表有机基团，如甲基，苯基等；n为硅原子上连接的有机基团数目（1~3之间）；m为聚合度（m不小于2）。

其商品化的产品包括：硅油、有机硅环体、硅橡胶、硅树脂等。隔热效果很好，在航空领域中有很重要的地位。

聚硅氧烷在历史上曾被称为“硅酮”（Silicone），目前硅酮也会出现在某些场合，如商品目录中。在中国，习惯将硅烷单体和聚硅氧烷统称为有机硅化合物，并称聚硅氧烷液体为硅油，聚硅氧烷橡胶为硅橡胶，聚硅氧烷树脂为硅树脂。

聚硅氧烷主链结构为Si-O-Si结构，本质上与石英一样，区别在于其侧基上连接有机基团。

聚硅氧烷的作用

新型化妆品配方中不含硅氧烷化合物的寥寥无几，而硅氧烷化合物在个人护理产品中的应用已经取得了显著的增长。此外，即使是拥有最先进技术的配方师，仍然不可避免地要使用硅氧烷。

硅氧烷聚合物由不同种类的化合物组成，包括传统的硅油、水溶性聚合物、油溶性聚合物、氟溶性聚合物以及具有多种溶解度的聚合物。它们以各种不同的形式存在，从低粘性流体到具有弹性的弹性体以及合成树脂。的确难以作出选择。但是，如果没有一个有助于为特定的应用选择配方师友好的硅氧烷的目标，就可能会有太多的选择。

然而，了解硅氧烷技术以及其中的构效关系并不比用以生产表面活性剂（润湿剂）的技术基础更复杂，但完全同样重要并具有灵活性。

硅氧烷技术

硅氧烷化合物早在19世纪60年代就为人们所了解，但直到20世纪40年代Eugene RoChow博士进行了开创性的工作，这类重要的化合物才获得商业应用。硅氧烷的化学性质使聚合物化学家能够利用理想的纳米技术构建出准确的分子结构。硅氧烷聚合物源自二氧化硅（Si02），这种天然矿物质占地壳总量的25%。有碳源存在时，二氧化硅在高温下会转化成硅氧烷。然后将所生成的金属粉碎并注入流化床反应器，得到含氯化合物氯硅烷。

将氯硅烷置于水中，有盐酸（HCl）释出，经过蒸馏和多步净化，产生一系列硅氧烷结构单元。其中最重要的是：六甲基二硅氧烷（MM）、环甲基硅氧烷（D4）和Silanic hydrogen（Si-H）化合物。这些原料可采用多种方式进行化合，制成重要的硅氧烷聚合物。

硅氧烷的化学结构

构建硅氧烷化学结构的步骤是确定聚合物链长度、分支以及有机基团插入位置的过程。从其化学结构来看，用字母M（单官能团）、D（双官能团）、T（三官能团）和Q（四官能团）来表示进入分子中的结构基团。M官能团是链终止，因为它们是单官能团；D官能团是线性增量，使分子变得越来越大、粘性也越来越高。M与D官能团反应则会生成硅氧烷液体。

硅氧烷液体也称硅油或单硅氧烷，根据其粘度的高低来出售，其粘度值在0.65cst-1000 000 cst这个范围内。如果产品并非两种不同粘度的液体混合制成，那么粘度就与分子量有关。粘度、触感和弹性方面的差异是一个重要的影响，严格地讲，属于构效关系。

官能作用选择

研究最透彻的一类硅氧烷聚合物是均聚物。虽然它们是一类重要的化合物，但它们只占可用于生产个人护理用品的全部成分的一小部分。

含有Silan hydrogen（Si-H）的聚合物被视为有机官能产品的前体。在官能化反应中，根据聚合物原子主链，即主干所插入的官能团，仅单一聚合物就能产生整族类似物（母体化合物的结构衍生物）。

为了使这些产品更容易配制，开发出有机官能二甲硅油化合物。其中包括提高了油溶性的二甲硅油化合物，叫做烷基聚二甲硅氧烷化合物，以及提高了水溶性的二甲硅油化合物， 叫做PEG/PPG二甲硅油。

提高硅氧烷产品在个人护理产品中的应用不但为许多高性能产品带来了可能，而且还可能使配方师产生挫折，因为这些配方师没有得到能够使他们在挑选产品时作出明智选择所需的构效关系。

通常，配方师只能利用供应商所推荐的产品，而不是为某个应用亲自挑选最合适的产品。关键是要了解有关硅氧烷结构和功能的规则，并将它们应用于新产品，尽可能配制出最具成本效益的产品。

PEG-8二甲硅油水溶性硅氧烷

PEG-8二甲硅油的分子量对化合物的性能以及润湿性和刺激性都具有极大的影响。润湿性是化妆品配方一个关键、但常常被忽视的方面。如果您将某种东西放到空气中，涂敷到皮肤、颜料和其他任何表面，该表面的润湿程度对配方的功效至关重要。对正确发挥作用的产品来说，需要添加低浓度的硅氧烷润湿剂（重量的0.1%-1.0%）。

应用相同用量的PEG，硅氧烷化合物的分子量增大时，产品从润湿剂变成乳化剂，然后再变成调理剂，最后变成防水剂。这一变化是最低自由能构象或形式的直接结果，假如是在水中的分子，则与围绕分子主干旋转的难易程度有关。

矿脂乳化

矿脂（凡士林）乳状液在许多领域都有作用。本文作者对矿脂进行的系列研究发现，Silsurf J208-612是最有效的乳化剂。该产品似乎能处理矿脂与水的各种比率。改变矿脂与水的比率会产生性能迥然不同的产品。这一技术可扩展到覆盖许多其他的油类，包括异构烃和酯。

在另一个试验中采用相同的配方，研究其他Silsurf表面活性剂的功效。利用Silsurf J208-612、Silsurf J208-412和Silsurf J208-212制成的乳状液都具有较好的性能，而Silsurf J208-812则生成一种酷似颗粒状的产品，具有可见矿脂微粒。看来具有较高HLB（亲水亲油平衡）值的原料不适合利用矿脂或凡士林来生产性能较好的乳状液。

由于水和矿脂的比率接近1:1，因此乳状液的性质会受到所选择乳化剂的影响。

衍生作用

要考虑的最后操作是衍生反应。在这一步中，添加到官能作用步骤中的反应基团进一步发生反应， 生成新的化合物，羟基对聚二甲基硅氧烷共聚多元醇的反应就这样的一个例子。实际上，研制出并已上市销售一系列可与大量标准表面活性剂相媲美的表面活性硅氧烷。

硅氧烷酯类是衍生作用影响硅氧烷性能的一个极佳的例子，由聚二甲硅氧烷共聚多元醇与所推荐的脂肪酸发生酯化反应生成。加入脂族化合物，通过酯化反应可生成一种产品，这种产品在同一分子中存在可溶于水、硅氧烷和脂肪的基团。

无论硅氧烷产品是为配方师带来欣喜或是挫折都取决于配方师对配方中所用分子的构建、官能作用和衍生作用的了解程度。随着开发新产品的时间变得越来越短，这一了解变得更加重要。