Polyeter-modifiserte silikonoljer kombinerer den lave overflatespenningen og værbestandigheten til organosilisium med hydrofilisiteten og de emulgerende egenskapene til polyetersegmenter, noe som gjør dem mye brukt i tekstiletterbehandling, skumdempere og belegningshjelpemidler. Hydrosilylering (Si-H og C=C dobbeltbindingstilsetning) er kjerneprosessen for fremstilling av polyetersilikonoljer, og hydrogeninnholdet i side-hydrogensilikonoljen bestemmer direkte podningstettheten og produktytelsen. 0.1% side-hydrogensilikonoljer med lavt hydrogeninnhold, Si{{8}-fordeling og ensartet hydrogeninnhold. moderat sterisk hindring i molekylkjeden. Dette unngår problemene med enkel tverrbinding og høy viskositet forbundet med høy-hydrogen-silikonoljer, noe som gjør dem egnet for fremstilling av lav-viskositet, høy-flytbarhet og moderat hydrofil polyeter-modifisert silikonolje, og har blitt en hotspot i industrien de siste årene.
Struktur og reaktivitet av 0,1 % side-hydrogen silikonolje
0,1 % side-hydrogensilikonolje er en lineær polymer av polydimetylsiloksan med Si-H-bindinger bundet til sidekjedene. Hydrogeninnholdet er stabilt på 0,09–0,11 vekt%, og antall-gjennomsnittlige molekylvekt er vanligvis kontrollert mellom 5000 og 8000 g/mol. Sammenlignet med høy-hydrogen silikonoljer (0,5–1,2 vekt%), har den en lavere Si-H-bindingstetthet, bedre molekylkjedefleksibilitet, mildere reaktivitet og er mindre utsatt for sidereaksjoner (som dehydrogenering og tverrbinding).
Hydrosilyleringsreaksjonen følger en platina-katalysert mekanisme. Under katalyse av klorplatinsyre gjennomgår Si-H-bindingen til 0,1 % hydrosiliconolje anti-Markovnikov-tilsetning med C=C-dobbeltbindingen av allylpolyeter (som allyloksypolyoksyetyleneter) for å danne en stabil Si-C-binding, som vist i følgende reaksjon:
≡Si−H+CH2=CH−CH2−O−(EO/PO)n−RH2PtCl6≡Si−CH2−CH2−CH2−O−(EO/PO)n−R
Denne reaksjonen frigjør ikke små molekyler, produserer høy-renhetsprodukter, og stabiliteten til Si-C-bindingen er langt bedre enn Si-O-C-bindingen, og viser bedre motstand mot hydrolyse og temperaturvariasjoner.
0,1 % side-hydrogen silikonoljetilsetning Reaksjonsprosesskontroll
3.1 Råvareutvalg og proporsjonering
Allylpolyetere med en molekylvekt på 500-2000 og et dobbeltbindingsinnhold større enn eller lik 98 % er foretrukket for å unngå katalysatordeaktivering forårsaket av peroksidurenheter. Råmaterialets molare forhold kontrolleres ved n(C=C):n(Si-H)=1.1~1,2:1. Et lite overskudd av polyeter sikrer en høy konverteringsrate for Si-H-bindinger samtidig som det forhindrer uomsatt Si-H-rester fra å påvirke produktstabiliteten.
3.2 Katalysatorsystem
Hovedkatalysatoren er klorplatinsyre (H2PtCl6·6H2O), i en dosering på 20~40 ug/g (basert på Pt). For lav dosering gir en langsom reaksjonshastighet, mens for høy dosering kan føre til en mørkere produktfarge. En liten mengde 2-metyl-3-butyn-2-ol tilsettes som en inhibitor for å undertrykke bireaksjoner ved høye temperaturer og forlenge katalysatorens levetid.
3.3 Temperatur og tid
Reaksjonstemperaturen ble kontrollert til 90-110 grader. Den 0,1 % hydrogen-modifiserte silikonoljen viser mild aktivitet; under 80 grader er konverteringsraten mindre enn 70 %, og over 120 grader oppstår lett nedbrytning av polyeter og kryssbinding av silikonolje. Reaksjonstiden var 5-7 timer. Reaksjonsforløpet ble overvåket ved infrarød spektroskopi (karakteristisk Si-H-topp ved 2166 cm⁻¹); reaksjonen var fullført når toppintensiteten forsvant.
3.4 Løsemiddel og etter-behandling
Toluen eller isopropanol ble brukt som løsningsmiddel (20% ~ 30% av reaktantmassen) for å redusere systemets viskositet og fremme jevn reaksjon. Etter reaksjonen ble løsningsmidlet og ureagerte monomerer fjernet ved vakuumdestillasjon, og katalysatorresten ble fjernet ved filtrering for å oppnå en gjennomsiktig og homogen polyeter-modifisert silikonolje.
Produktytelse og applikasjonsfordeler
4.1 Ytelsesegenskaper
Polyetersilikonoljen fremstilt av 0,1 % side-hydrogensilikonolje har egenskapene til lav viskositet (50~200 mPa・s), høy gjennomsiktighet og justerbar hydrofilisitet. Polyeterpodningstettheten er lav, de intermolekylære kjedekreftene er svake, produktet er ikke utsatt for geldannelse, og lagringsstabiliteten kan nå mer enn 12 måneder. Overflatespenningen kan reduseres til 22~25 mN/m, og den har også gode fukte-, sprednings- og emulgerende egenskaper.
4.2 Applikasjonsscenarier
I tekstilindustrien, som et hydrofilt mykgjøringsmiddel, gir det mykhet, glatthet og antistatiske egenskaper til tekstiler uten å påvirke deres pusteevne; i skumdempende feltet brukes den som skumdemping i vann-baserte systemer, dens lave viskositet gjør den lett å spre, med rask skumdemping og langvarig skumundertrykkelse; i malingsindustrien, som utjevningsmiddel, forbedrer det fuktbarheten til belegg og unngår defekter som nålehull og appelsinskall.
Konklusjoner og utsikter
0,1 % side-hydrogensilikonolje har uerstattelige fordeler ved fremstilling av polyeter-modifiserte silikonoljer på grunn av dens milde reaktivitet og jevne Si-H-bindingsfordeling. Ved å kontrollere råmaterialeforholdet (C=C:Si-H=1.1~1,2:1), mengden klorplatinsyre (20~40 ug/g), reaksjonstemperaturen (90~110 grader) og reaksjonstiden (5~7t), kan en Si-H-bindingskonverteringsrate på 9,5 % oppnås med høyere enn 5 %. høy-polyeter-silikonoljer med lav-viskositet.
Fremtidig forskning kan fokusere på komplekse katalysatorsystemer (som platina-fosfinkomplekser) for å redusere reaksjonstemperaturen ytterligere og forkorte reaksjonstiden; samtidig kan den utforske podereaksjonene til forskjellige polyetere (som blokkpolyetere og fluorerte polyetere) med 0,1 % side-hydrogen-silikonolje for å utvikle multifunksjonelle polyeter-modifiserte silikonoljer og utvide deres anvendelser innen avanserte-områder som ny energi og biomedisin.
