1. 研究目的与意义
聚醚改性硅油(以下简称硅醚) , 是以传统的聚硅氧烷产品发展而来的一类精细化工产品, 硅醚同时具有油溶性和水溶性, 既具有传统聚硅氧烷的各种优点, 如: 耐高温, 耐低温, 电绝缘, 低表面张力, 同时又具有接枝聚醚所带来的润滑作用, 柔软效果, 良好的铺展性及在水溶液中优异的自乳化性。这使其在许多领域都得到应用, 比如: 高温消泡剂、聚氨酯泡沫的稳定剂、个人美容用化妆品原料、纤维与纺织油剂、织物后整理剂、涂料添加剂等。
乳化剂(emulsifying agent)能促使两种互不相溶的液体形成稳定乳浊液的物质,是一类具有亲水和亲油基的表而活性剂。亲水基一般是溶于水或能被水湿润的基团,如羟基;亲油基一般是与油脂结构中烷烃相似的碳氢化合物长键,故可与油脂互溶。但具有两亲性的物质,不一定都是乳化剂,如非极性基的拒水性很弱,而极性基的亲水性又很强,当把它加入水里,亲水力显著大于拒水力,而使整个分子被拉入水中。反之,其极性基的亲水性太弱,而非极性基的拒水性又太强,因而其整个分子浮于水面,亦不能表现表面活性现象。只有当两亲性物质分子一端的亲水力与另一端的拒水力达到一定的平衡时,才能分别吸附在油和水两种相互排斥的界面上,形成薄分子层,降低两相的界面张力,从而使不于水的原药与水均匀混合,提高原药的分散度,以便充分发挥原药的作用。
通常乳化或分散一种物质(分散相),进入分散介质中,形成乳状液,选择乳化剂是极其重要的。首先考虑分散相的结构、特点及被乳化物所需的hlb值;其次考虑乳化剂的结构。组成、hlb值。选择几种乳化剂,乳化剂的用量,乳化剂组成,若采用有机概念图法,使用时得作图,并且计算活性剂的有机值和无机值,此法较麻烦。本文根据实际应用,提出轴线平衡法,处理乳化问题,如图:轴表示hlb值,0点为零,往有hlb值越大。x表示被乳化物(分散相)所需的hlb值。
2. 国内外研究现状分析
一、有机硅产品的研究发展
有机硅是纺织染整行业应用较多的一类织物整理剂。由于有机硅的优异性能,可用于织物防水整理、柔软整理、防污整理、抗静电整理和抗菌防霉整理等,以改善织物的服用性能,提高织物的附加值。但是由于有机硅的分子结构并不能确保它们对纤维的吸附具有绝对优势,因此,有机硅整理剂在加工和洗涤过程中除了在纤维表面吸附外,也会在整理器械上发生吸附和沉积,不仅降低整理剂的利用率,而且还可能导致设备问题。此外,有机硅整理剂整理效果的稳定性也与它们对纤维和织物的吸附性能相关。因此,课题研究不同结构的有机硅在基质上的吸附性能有着很重要的现实意义。
有机硅产品素有工业味精之称,以其优异的性能及有近万种的产品,被广泛应用于国民经济、国防建设中,是当今各行各业建设中不可缺少的化工新材料。聚硅氧烷作为其中一员,具有特别的性能,它不仅作为航空、尖端技术、军事技术部门的特种材料使用,而且也用于国民经济各部门,其应用范围已扩到:建筑、电子电气、纺织、汽车、机械、皮革造纸、化工轻工、金属和油漆、医药医疗等。含氢聚硅氧烷及以其为原料合成的改性硅油,应用于硅橡胶交联剂、抗黄剂、纺织助剂、建筑添加剂、印染助剂等等。虽然国内已有一定的规模化生产,但这一系列的高端产品主要还是依赖于进口,国内产品因为技术和工艺的原因,还无法满足高端领域的应用。
有机硅是一种获得广泛应用的元素有机高分子化合物,因其独特的化学结构而具有优异的性能,而且品种繁多,广泛应用于国民经济的各个领域。有机硅改性聚合物具有优良的耐热性、耐寒性、电绝缘性、耐辐射、耐潮湿、耐候、耐沾污及耐化学腐蚀等性能,近年来在产品性能改进及应用方面都得到了迅速发展,出现了许多新方法和新产品。硅橡胶、硅油、硅烷偶联剂以及有机硅树脂是目前有机硅工业中的四大支柱产品。
进入20世纪40年代,在一些国家进行工业化的同时,许多学者继续研究着有机硅的基础化学和应用化学。于是,发现了聚有机硅氧烷的平衡化反应,并建立了一整套近乎完善的工业化技术。在研究新的有机硅化合物的合成、结构和性质时,竞相采用了各种现代化手段,大大加快了有机硅的发展。
而近20年来,更进入了有机硅化学及工业化生产的全面发展的新时期。有机硅的应用技术可以说达到了辉煌的境况,各种反应性有机硅中间体的合成、分离、结构、反应等,都取得了长足的进展。例如硅烷偶联剂和室温硫化橡胶的全面开发;各种有机硅在有机合成中的广泛应用;生物有机硅化学的出现。
现在,有机硅还在继续向更广阔的领域伸展,许多过去认为是不可能实现的事情,由于有机硅的作用,逐渐变为现实。我国有机硅科研和生产始于50年代,近半个世纪中,发展相当快。各种主要的有机硅单体、硅油、硅橡胶、硅树脂以及偶联剂等均能生产。特别是近几年,由于经济建设发展的需要,无论在品种或产量方面均获得了迅速的发展。近年来,由于高新技术的发展,有机硅的品种已明显向功能型、精细化、专用化、系列化等方向发展,其数量也不断增加,有机硅化学的基础理论、生产技术、产品应用等已涉及许多学科领域,它是最能适应时代要求和发展最快的材料之一。有机硅材料的开发应用,促进了许多技术领域的变革和发展,世界有机硅工业已发展成为产品总量超过 200 万吨,销售额超过 100 亿美元的重要化工新材料产业。
3. 研究的基本内容与计划
1) 以低含氢硅油、六甲基二硅氧烷、丙烯酸丁酯以及聚醚等为原料合成出适应用于助剂方面的聚醚改性有机硅乳化剂。
2) 查阅国内外相关合成期刊等资料。
3) 硅氢加成反应的最佳合成条件。
4. 研究创新点
1.通过改善合成工艺条件以及聚醚种类以获得较好的乳化剂。
2.制备多种新型聚醚改性有机硅乳化剂,表面性能优异。
3.采用加入聚醚与含氢硅油硅氢聚合,可得到表面张力较低、性能优越、稳定性优良的涂料用乳化剂。
