A poliéter{0}}módosított szilikonolajok egyesítik a szerves szilícium alacsony felületi feszültségét és időjárásállóságát a poliéter szegmensek hidrofilitásával és emulgeáló tulajdonságaival, így széles körben alkalmazzák őket textilkikészítésben, habzásgátlókban és bevonó segédanyagokban. A hidroszililezés (Si-H és C=C kettős kötés hozzáadása) a poliéter-szilikon olajok előállításának fő folyamata, és az oldalsó-hidrogén-szilikonolaj hidrogéntartalma közvetlenül meghatározza az ojtási sűrűséget és a termék teljesítményét. 0.1% oldal-%-os oldal-a szilícium-- hidrogéntartalmú olajok ultra8 hidrogén- változatai. kötéseloszlás és mérsékelt sztérikus gátlás a molekulaláncban. Ezzel elkerülhető a könnyű térhálósodás és a magas viszkozitás problémája, amelyek a nagy-hidrogén-szilikon olajokhoz kapcsolódnak, így alkalmasak kis-viszkozitású, magas folyóképességű és mérsékelten hidrofil poliéter-módosított szilikonolajok előállítására, és az utóbbi években az ipar kutatási központjává vált.
A 0,1%-os oldal-hidrogén-szilikonolaj szerkezete és reakcióképessége
A 0,1%-os oldal-hidrogén-szilikonolaj a polidimetil-sziloxán lineáris polimerje, amelynek oldalláncaihoz Si-H-kötések kapcsolódnak. Hidrogéntartalma stabilan 0,09–0,11 tömeg%, számszerű -átlagos molekulatömege pedig jellemzően 5000 és 8000 g/mol között van szabályozva. A nagy-hidrogén-szilikon olajokhoz (0,5–1,2 tömeg%) képest kisebb a Si-H kötéssűrűsége, jobb a molekulalánc rugalmassága, enyhébb a reakcióképessége, és kevésbé hajlamos mellékreakciókra (például dehidrogénezésre és térhálósodásra).
A hidroszililezési reakció platina{0}}katalizált mechanizmust követ. A 0,1%-os hidroszilikonolaj Si-H-kötése klórplatinsav katalízise során anti-Markovnikov-addíción megy keresztül allil-poliéter (például allil-oxi-polioxi-etilén-éter) C=C-kettős kötésével, így stabil Si--reakció jön létre, amint az alábbi képletben látható:
≡Si−H+CH2=CH−CH2−O−(EO/PO)n−RH2PtCl6≡Si−CH2−CH2−CH2−O−(EO/PO)n−R
Ez a reakció nem szabadít fel kis molekulákat, nagy-tisztaságú termékeket állít elő, és a Si-C kötés stabilitása sokkal jobb, mint a Si-O-C kötésé, így jobban ellenáll a hidrolízisnek és a hőmérséklet-ingadozásoknak.
0,1% oldalsó-hidrogén-szilikon olaj hozzáadása reakciófolyamat szabályozása
3.1 Nyersanyag kiválasztása és arányosítása
Az 500{4}}2000 molekulatömegű és 98%-nál nagyobb vagy azzal egyenlő kettős kötéstartalmú allil-poliéterek előnyösek a katalizátor peroxid-szennyeződések által okozott dezaktiválódásának elkerülése érdekében. A nyersanyag mólarányát n(C=C):n(Si-H)=1.1~1,2:1 értékre szabályozzuk. A poliéter enyhe feleslege biztosítja a Si-H kötések magas konverziós arányát, miközben megakadályozza, hogy a reagálatlan Si-H maradékok befolyásolják a termék stabilitását.
3.2 Katalizátor rendszer
A fő katalizátor a klórplatinsav (H2PtCl6・6H2O), 20-40 ug/g dózisban (Pt-ra vonatkoztatva). A túl alacsony adag lassú reakciósebességet eredményez, míg a túl magas adag a termék sötétebb színéhez vezethet. Kis mennyiségű 2-metil-3-butin-2-olt adnak hozzá inhibitorként, hogy elnyomják a mellékreakciókat magas hőmérsékleten és meghosszabbítsák a katalizátor élettartamát.
3.3 Hőmérséklet és idő
A reakcióhőmérsékletet 90-110 °C között tartottuk. A 0,1%-os hidrogén--módosított szilikonolaj enyhe aktivitást mutat; 80 fok alatt a konverziós arány kevesebb, mint 70%, 120 fok felett pedig könnyen előfordul a poliéter lebomlása és a szilikonolaj térhálósodása. A reakcióidő 5-7 óra volt. A reakció előrehaladását infravörös spektroszkópiával követtük (jellegzetes Si-H-csúcs 2166 cm-1-nél); a reakció akkor fejeződött be, amikor a csúcsintenzitás eltűnt.
3.4 Oldószeres és utókezelés{1}}
Oldószerként toluolt vagy izopropanolt használtunk (a reagens tömegének 20-30%-a) a rendszer viszkozitásának csökkentése és az egyenletes reakció elősegítése érdekében. A reakció után az oldószert és az el nem reagált monomereket vákuumdesztillációval eltávolítottuk, a katalizátor maradékot pedig szűréssel eltávolítottuk, így átlátszó és homogén poliéter-módosított szilikonolajat kaptunk.
A termék teljesítménye és az alkalmazás előnyei
4.1 Teljesítményjellemzők
A 0,1%-os oldal-hidrogén-szilikon olajból előállított poliéter-szilikon olaj alacsony viszkozitású (50-200 mPa・s), nagy átlátszósággal és állítható hidrofilséggel rendelkezik. A poliéter ojtási sűrűsége alacsony, az intermolekuláris láncerők gyengék, a termék nem hajlamos gélesedésre, tárolási stabilitása elérheti a 12 hónapot is. A felületi feszültség 22-25 mN/m-re csökkenthető, emellett jó nedvesítő, terítő és emulgeáló tulajdonságokkal rendelkezik.
4.2 Alkalmazási forgatókönyvek
A textiliparban hidrofil lágyítóként lágyságot, simaságot és antisztatikus tulajdonságokat kölcsönöz a szöveteknek anélkül, hogy befolyásolná a légáteresztő képességét; a habzásgátló területen habzásgátlóként használják víz{0}}alapú rendszerekben, alacsony viszkozitása miatt könnyen eloszlatható, gyors habzási sebességgel és hosszan tartó -habelnyomással; a bevonatiparban kiegyenlítőként javítja a bevonatok nedvesíthetőségét és elkerüli az olyan hibákat, mint a lyukak és a narancsbőr.
Következtetések és kilátások
A 0,1%-os oldal-hidrogén-szilikonolaj pótolhatatlan előnyökkel rendelkezik a poliéter-módosított szilikonolajok előállítása során enyhe reakcióképességének és egyenletes Si-H kötéseloszlásának köszönhetően. A nyersanyagarány (C=C:Si-H=1.1~1,2:1), a klórplatinsav mennyisége (20-40 ug/g), a reakcióhőmérséklet (90-110 fok) és a reakcióidő (5-7 óra) szabályozásával a Si-H kötés 9,5%-nál nagyobb konverziós aránya érhető el. nagy-teljesítményű, alacsony-viszkozitású poliéter-szilikon olajok.
A jövőbeni kutatás a katalizátor komplex rendszerekre (például platina{0}}foszfin komplexekre) összpontosíthat a reakcióhőmérséklet további csökkentése és a reakcióidő lerövidítése érdekében; egyidejűleg képes feltárni a különböző poliéterek (például blokk-poliéterek és fluorozott poliéterek) 0,1%-os oldal-hidrogén-szilikonolajjal végzett ojtási reakcióit, hogy többfunkciós poliéter-módosított szilikonolajokat fejlesszenek ki, és kiterjesszék alkalmazásukat olyan csúcskategóriás-területeken, mint az új energia és a biomedicina.
