新型三硅氧烷類表面活性劑的制備及其性能研究.pdf

1、三硅氧烷表面活性劑具有優(yōu)異的界面性能、潤(rùn)濕鋪展性和滲透性，已被廣泛用于各個(gè)領(lǐng)域。目前，研究主要集中在非離子三硅氧烷表面活性劑，對(duì)離子型三硅氧烷表面活性劑的研究相對(duì)較少。因此，制備離子型或特殊結(jié)構(gòu)的三硅氧烷表面活性劑具有重要的意義。本文以溶液聚合法合成了三種新型的三硅氧烷表面活性劑，并研究了系列產(chǎn)物的界面性能和應(yīng)用性能。
　　(1)以1，1，1，3，5，5，5-七甲基三硅氧烷(HTSO)和端烯丙基環(huán)氧基聚醚(APEE)為原料，在氯鉑

2、酸的催化作用下，經(jīng)硅氫加成反應(yīng)合成了環(huán)氧基聚醚改性三硅氧烷(ETS)，再與N，N-二甲基十二烷基叔胺(DMA12)經(jīng)季銨化開環(huán)反應(yīng)制得一種新型的陽(yáng)離子型三硅氧烷表面活性劑(QATS)。采用紅外光譜(IR)和核磁共振氫譜(1H-NMR)對(duì)ETS和QATS的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化環(huán)氧基開環(huán)反應(yīng)的工藝條件，確定合成QATS的最佳工藝參數(shù)為:反應(yīng)溫度80℃，反應(yīng)時(shí)間6h，n(ETS)∶ n(DMA12)=1∶1.05。
　　(2

3、)在氯鉑酸的催化作用下，以1，1，1，3，5，5，5-七甲基三硅氧烷(HTSO)、端烯丙基環(huán)氧基聚醚(APEE)和亞硫酸氫鈉(NaHSO3)為原料，經(jīng)硅氫加成反應(yīng)和磺化反應(yīng)，制得一種新型的磺酸鹽型三硅氧烷表面活性劑(SPTS)。采用紅外光譜(IR)和核磁共振氫譜(1H-NMR)對(duì)中間體ETS和產(chǎn)物SPTS的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化磺化反應(yīng)的工藝條件，確定合成SPTS的最佳工藝參數(shù)為:n(ETS)∶ n(NaHSO3)=1∶1.1

4、5，反應(yīng)時(shí)間13h，反應(yīng)溫度90℃。
　　(3)在氯鉑酸的催化作用下，以1，1，1，3，5，5，5-七甲基三硅氧烷(HTSO)、端羥基烯丙基聚醚(FAE-10)和磷酸(H3PO4)為原料，經(jīng)硅氫加成反應(yīng)合成了中間體端羥基聚醚改性三硅氧烷(ETS)，再經(jīng)酯化反應(yīng)，制得一種新型的磷酸酯型三硅氧烷表面活性劑(PATS)。采用紅外光譜(IR)和核磁共振氫譜(1H-NMR)對(duì)中間體HTS和產(chǎn)物PATS的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化酯化反

5、應(yīng)工藝條件，確定合成PATS的最佳工藝參數(shù)為:n(HTS)∶ n(H3PO4)=1.10，反應(yīng)時(shí)間為6h，反應(yīng)溫度為90℃。
　　(4)對(duì)產(chǎn)物QATS、SPTS和PATS的界面性能和應(yīng)用性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，三種新型三硅氧烷表面活性劑的臨界膠束濃度(cmc)分別為1.0410-3mol· L-1、1.6010-3mol·L-1和6.1110-4mol· L-1，此時(shí)的表面張力(γcmc)分別為21.08mN·m-1、23.68

6、mN·m-1和24.12mN·m-1。從吸附性能上可以看出，被吸附的分子在表面上幾乎以單分子層緊密的排列在界面上，而且QATS、SPTS和PATS水溶液中形成膠束是一個(gè)自發(fā)過(guò)程。PATS的發(fā)泡性和穩(wěn)泡性良好，而QATS和SPTS水溶液的發(fā)泡性和穩(wěn)泡性相對(duì)較差。乳化性能測(cè)試表明，三種產(chǎn)物在極性越大的異戊醇和乙酸乙酯中的乳化力越好，在非極性的石油醚和煤油中的乳化力相對(duì)較小。在耐水解穩(wěn)定性方面，QATS溶液在堿性環(huán)境和中性環(huán)境能在一個(gè)月內(nèi)穩(wěn)定

7、存在;PATS溶液在酸性和中性環(huán)境中在一個(gè)月內(nèi)能穩(wěn)定存在;SPTS一個(gè)月內(nèi)在酸性、堿性以及中性環(huán)境中能穩(wěn)定存在。將三種產(chǎn)物分別添加到甲基硫菌靈懸浮劑和41％草甘膦異丙胺鹽水劑中作為農(nóng)藥助劑使用，陰離子型SPTS和PATS在玻璃板、聚乙烯塑料、七葉樹樹葉和油麥菜上的鋪展性能明顯優(yōu)于陽(yáng)離子型QATS，同時(shí)，陰離子型SPTS和PATS在玻璃板和七葉樹樹葉上的鋪展性能優(yōu)于非離子型三硅氧烷表面活性劑。
　　(5)將產(chǎn)物QATS、SPTS和P