炔二醇乙氧基化物改性聚硅氧烷的合成與性能研究.pdf

1、有機(jī)硅表面活性劑是以硅氧或碳烷為疏水主鏈，連接一個或多個親水基團(tuán)而構(gòu)成的一類新型的高效表面活性劑，在日化、紡織、油漆、涂料、石油以及農(nóng)藥等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。炔二醇表面活性劑是一種高度支化的，擁有碳碳三鍵和對稱羥基的功能性表面活性劑，被廣泛應(yīng)用于水性涂料、印刷油墨、粘合劑和建筑材料等領(lǐng)域。本論文集成有機(jī)硅表面活性劑和炔二醇表面活性劑各自的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)合成了一系列炔二醇乙氧基化物改性聚硅氧烷(PSi-EO)，并研究了分子中疏水/親水基團(tuán)

2、比例和硅氧烷鏈長對其性能的影響。主要研究工作如下:
　　1.首先，通過兩步法合成了鏈節(jié)m/n（二甲基硅氧烷單元/單甲基硅氧烷單元）為8/2的炔二醇乙氧基化物改性聚硅氧烷(P8-2)。主要考察了物料比、反應(yīng)溫度、催化劑用量和反應(yīng)時間對中間體LPMHS轉(zhuǎn)化率的影響。得出較適宜的合成條件:物料比n[Si-H]∶n[C≡C]為1.1∶1，反應(yīng)溫度為130℃，催化劑用量為100 ppm（以Pt質(zhì)量/原料總質(zhì)量計(jì)），反應(yīng)時間為2.5 h。其次

3、，根據(jù)優(yōu)化的工藝條件合成了不同鏈節(jié)比，不同鏈長的炔二醇乙氧基化物改性聚硅氧烷。通過FT-IR、1H NMR和29Si NMR對產(chǎn)物的分子結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行了分析，結(jié)果表明合成出了具有預(yù)期結(jié)構(gòu)的PSi-EO產(chǎn)品。
　　2.固定硅氧烷鏈長(m+n)為10，研究不同鏈節(jié)比的炔二醇乙氧基化物改性聚硅氧烷(P2-8，P4-6，P5-5，P6-4和P8-2)在水溶液中的性能。采用平衡表面張力儀、動態(tài)表面張力儀、動態(tài)光散射、透射電子顯微鏡、接觸角測

4、量儀和Ross-Miles泡沫儀等對五種PSi-EO水溶液的表面活性、聚集行為、潤濕鋪展能力以及泡沫性能進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這五種表面活性劑均具有優(yōu)異的表面活性，能降低水的表面張力至約25 mN/m。隨濃度和分子中BEO接枝率(n/(m+n))的增加，動態(tài)表面張力下降速率顯著增大。當(dāng)溶液濃度超過臨界聚集濃度(CAC)時，這五種表面活性劑能自發(fā)形成50-600 nm的球形聚集體。在疏水的石蠟?zāi)ど?，這五種表面活性劑的水溶液能夠很好地進(jìn)行潤濕

5、鋪展，且隨著時間和濃度的增加而增強(qiáng)。這五種表面活性劑在水中具有弱的起泡能力和優(yōu)異的消泡、抑泡性能。
　　3.固定鏈節(jié)比(m/n)為1/4，探討不同鏈長的炔二醇乙氧基化物改性聚硅氧烷(P5-20，P8-32和P10-40)在水溶液中的性能。運(yùn)用平衡表面張力儀、動態(tài)表面張力儀、透射電子顯微鏡、接觸角測量儀和Ross-Miles泡沫儀等對三種PSi-EO水溶液的表面活性、聚集行為、潤濕鋪展能力以及泡沫性能進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)，這三種表面活性劑

6、均具有優(yōu)異的表面活性，且隨著硅氧烷鏈長的增加，臨界聚集濃度降低，平衡表面張力升高，而動態(tài)表面張力并沒有明顯變化。這三種表面活性劑在水溶液中具有良好的聚集能力，當(dāng)溶液濃度超過CAC后能自發(fā)形成100-500 nm的球形聚集體。在疏水的石蠟?zāi)ど?，這三種表面活性劑表現(xiàn)出良好的潤濕鋪展性能，且隨著硅氧烷鏈長的增加，潤濕鋪展能力下降。這三種表面活性劑具有較好的消泡、抑泡性能，且隨著硅氧烷鏈長的增加，起泡能力下降，消泡、抑泡性能降低。
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