Polyether-modificerede silikoneolier kombinerer organosiliciums lave overfladespænding og vejrbestandighed med polyethersegmenters hydrofilicitet og emulgerende egenskaber, hvilket gør dem meget udbredt i tekstilfinish, skumdæmpere og belægningshjælpemidler. Hydrosilylering (Si-H- og C=C-dobbeltbindingstilsætning) er kerneprocessen til fremstilling af polyethersilikoneolier, og hydrogenindholdet i side-hydrogensiliconeolien bestemmer direkte podningsdensiteten og produktets ydeevne. 0.1% side-hydrogensilikoneolier med ultra{{8}-fordelingsvarianter og ensartede hydrogenbindingsvarianter og ensartede hydrogenbindingsvarianter. moderat sterisk hindring i molekylkæden. Dette undgår problemerne med let tværbinding og høj viskositet forbundet med høj-hydrogen silikoneolier, hvilket gør dem velegnede til fremstilling af lav-viskositet, høj-flydeevne og moderat hydrofil polyether-modificeret silikoneolier, og er blevet et hotspot i industrien i de senere år.
Struktur og reaktivitet af 0,1 % side-hydrogen silikoneolie
0,1 % side-hydrogen-silikoneolie er en lineær polymer af polydimethylsiloxan med Si-H-bindinger bundet til dens sidekæder. Dens hydrogenindhold er stabilt ved 0,09-0,11 vægt%, og dets antal-gennemsnitlige molekylvægt er typisk kontrolleret mellem 5000 og 8000 g/mol. Sammenlignet med høj-hydrogen-silikoneolier (0,5-1,2 vægt-%), har den en lavere Si-H-bindingstæthed, bedre molekylær kædefleksibilitet, mildere reaktivitet og er mindre tilbøjelig til sidereaktioner (såsom dehydrogenering og tværbinding).
Hydrosilyleringsreaktionen følger en platin-katalyseret mekanisme. Under katalysen af chlorplatinsyre gennemgår Si-H-bindingen af 0,1 % hydrosiliconeolie anti-Markovnikov-addition med C=C-dobbeltbindingen af allylpolyether (såsom allyloxypolyoxyethylenether) for at danne en stabil Si-C-binding, som vist i følgende reaktion:
≡Si−H+CH2=CH−CH2−O−(EO/PO)n−RH2PtCl6≡Si−CH2−CH2−CH2−O−(EO/PO)n−R
Denne reaktion frigiver ikke små molekyler, producerer produkter med høj-renhed, og stabiliteten af Si-C-bindingen er langt overlegen i forhold til Si-O-C-bindingen og udviser bedre modstandsdygtighed over for hydrolyse og temperaturvariationer.
0,1 % Side-Hydrogen Silicone Oil Addition Reaction Process Control
3.1 Råvarevalg og proportionering
Allylpolyethere med en molekylvægt på 500-2000 og et dobbeltbindingsindhold større end eller lig med 98 % foretrækkes for at undgå katalysatordeaktivering forårsaget af peroxidurenheder. Råmaterialets molforhold styres ved n(C=C):n(Si-H)=1.1~1,2:1. Et lille overskud af polyether sikrer en høj konverteringsrate af Si-H-bindinger, samtidig med at uomsat Si-H-rester forhindres i at påvirke produktstabiliteten.
3.2 Katalysatorsystem
Hovedkatalysatoren er chlorplatinsyre (H2PtCl6·6H2O), i en dosis på 20~40 ug/g (baseret på Pt). For lav dosering resulterer i en langsom reaktionshastighed, mens for høj dosering kan føre til en mørkere produktfarve. En lille mængde 2-methyl-3-butyn-2-ol tilsættes som en inhibitor for at undertrykke sidereaktioner ved høje temperaturer og forlænge katalysatorens levetid.
3.3 Temperatur og tid
Reaktionstemperaturen blev styret til 90~110 grader. Den 0,1 % hydrogen-modificerede silikoneolie udviser mild aktivitet; under 80 grader er konverteringsraten mindre end 70%, og over 120 grader opstår let polyethernedbrydning og silikoneolietværbinding. Reaktionstiden var 5-7 timer. Reaktionsforløbet blev overvåget ved infrarød spektroskopi (karakteristisk Si-H-top ved 2166 cm⁻1); reaktionen var fuldstændig, da topintensiteten forsvandt.
3.4 Opløsningsmiddel og efter-behandling
Toluen eller isopropanol blev anvendt som opløsningsmiddel (20% ~ 30% af reaktantmassen) for at reducere systemets viskositet og fremme ensartet reaktion. Efter reaktionen blev opløsningsmidlet og uomsatte monomerer fjernet ved vakuumdestillation, og katalysatorremanensen blev fjernet ved filtrering for at opnå en gennemsigtig og homogen polyether-modificeret silikoneolie.
Produktydelse og applikationsfordele
4.1 Præstationskarakteristika
Polyethersilikoneolien fremstillet af 0,1 % side-hydrogensilikoneolie har egenskaberne lav viskositet (50~200 mPa・s), høj gennemsigtighed og justerbar hydrofilicitet. Polyetherpodningstætheden er lav, de intermolekylære kædekræfter er svage, produktet er ikke tilbøjeligt til gelering, og dets opbevaringsstabilitet kan nå mere end 12 måneder. Overfladespændingen kan reduceres til 22~25 mN/m, og den har også gode befugtnings-, sprednings- og emulgerende egenskaber.
4.2 Applikationsscenarier
I tekstilindustrien, som et hydrofilt blødgøringsmiddel, giver det blødhed, glathed og antistatiske egenskaber til stoffer uden at påvirke deres åndbarhed; inden for skumdæmpningsområdet bruges den som skumdæmper i vand-baserede systemer, og dens lave viskositet gør den let at sprede, med hurtig skumdæmpningshastighed og langvarig-skumundertrykkelse; i belægningsindustrien, som udjævningsmiddel, forbedrer det befugtningsevnen af belægninger og undgår defekter som nålehuller og appelsinskal.
Konklusioner og Outlook
0,1 % side-hydrogen-silikoneolie har uerstattelige fordele ved fremstilling af polyether-modificerede silikoneolier på grund af dens milde reaktivitet og ensartede Si-H-bindingsfordeling. Ved at kontrollere råmaterialeforholdet (C=C:Si-H=1.1~1,2:1), mængden af chlorplatinsyre (20~40 ug/g), reaktionstemperaturen (90~110 grader) og reaktionstiden (5~7 timer), kan en Si-H-bindingskonverteringshastighed være lig med 9,5 %. høj-polyethersilikoneolier med lav-viskositet.
Fremtidig forskning kan fokusere på katalysatorkomplekse systemer (såsom platin-phosphinkomplekser) for yderligere at reducere reaktionstemperaturen og forkorte reaktionstiden; samtidig kan den udforske podningsreaktionerne af forskellige polyethere (såsom blokpolyethere og fluorerede polyethere) med 0,1 % side-hydrogensilikoneolie for at udvikle multifunktionelle polyether-modificerede silikoneolier og udvide deres anvendelser inden for avancerede-områder såsom ny energi og biomedicin.
