三硅氧烷羧酸钠表面活性剂的合成及性能

采用1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(TSO)和丙烯酸乙酯(EA)为原料,通过硅氢加成和酯水解反应,合成一种新型三硅氧烷羧酸盐表面活性剂——七甲基三硅氧烷丙酸钠(TSO-SP)。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对目标产物进行结构表征,测试了产物的表面张力、泡沫性能、消抑泡性能、乳化性能、接触角和热稳定性能。结果表明:目标产物的临界胶束浓度(CMC)为7.94×10^(-3)mol/L,最低表面张力为26.18 mN/m;2 g/L的TSO-SP溶液的起泡量为2 mL,5 min内稳泡率为25%,TSO-SP对3种起泡液的消抑泡性能由大到小依次为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、烷基糖苷-0814(APG-0814);TSO-SP对玉米油的乳化效果要远优于液体石蜡、二甲基硅油(350 Pa·s)和环己烷;1 g/L的TSO-SP溶液可以润湿固体石蜡表面,平衡接触角为72°;TSO-SP的热解温度为330℃,具有良好的热稳定性。

氨丙基三硅氧烷的合成

以氨丙基二乙氧基甲基硅烷(SG-Si902)、六甲基二硅氧烷(MM)为原料,通过四甲基氢氧化铵((CH3)4NOH)催化合成了氨丙基三硅氧烷。考察了催化剂用量、反应时间、反应物的摩尔比、以及水含量对产物收率及纯度的影响,从而确定出反应的优化条件为:n(SG-Si902)∶n(MM)=1∶5,催化剂占总反应物的摩尔分数为0.45%,N2保护下搅拌反应2h,反应体系中尽可能减少水的含量,产物收率可达42.8%。并通过氢核磁共振(1HNMR)和气相色谱(GC)确证了产物的结构与纯度,其纯度可达99%。

一种三硅氧烷硫酸盐表面活性剂的合成及性能

以1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(TSO)、甲基丙烯酸羟丙酯和氨基磺酸为原料合成了一种三硅氧烷硫酸盐表面活性剂;通过IR和1HNMR对合成的中间体及最终产物的结构进行了表征,并对其表面活性、泡沫性能和渗透性能等进行了测试。结果表明,三硅氧烷硫酸盐表面活性剂的最低表面张力(γcmc)为23.3 mN.m-1,临界胶束浓度(cmc)为3.16×10-2 mol.L-1;该表面活性剂有较好的渗透性能,但是起泡性和稳泡性不强。

低泡型聚醚酯改性三硅氧烷的制备与性能研究

在氮气保护下,以烯丙基聚氧乙烯醚醋酸酯与七甲基三硅氧烷为原料,在Karstedt催化剂催化下反应,制得了聚醚酯改性三硅氧烷,讨论了反应物摩尔比、催化剂用量、反应温度和反应时间对制备聚醚酯改性三硅氧烷性能的影响。结果表明,当反应物摩尔比为1.4∶1.0,催化剂用量为0.10%(质量分数),反应温度为110~120℃,反应时间为2 h,制得的聚醚酯改性三硅氧烷表面张力很小,铺展性能和低泡效果均较好,0.1%聚醚酯改性三硅氧烷的表面张力为20.81 mN/m,铺展直径为43.0 mm,发泡力为1.13,5 min稳泡性为0.20。产品结构经红外光谱表征。

1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷/六甲基环三硅氧烷共聚物的合成与表征

由1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷和六甲基环三硅氧烷的阴离子本体开环共聚制备了不同组成的共聚氟硅生胶,并结合硅氧烷的开环机理分析了聚合过程中特性粘数变化趋势。发现聚合过程中特性粘数变化趋势为先快速增长,然后下降并趋于稳定。不同共聚组成的硫化共聚氟硅胶均具有优良的热稳定性。

聚醚改性三硅氧烷的合成工艺研究

以烯丙基聚醚与七甲基三硅氧烷为原料,通过硅氢加成反应合成出聚醚改性三硅氧烷。用IR对其结构进行表征,研究了催化剂用量、反应温度、反应时间、烯丙基聚醚与七甲基三硅氧烷的量之比[n(醚)/n(硅)]对七甲基三硅氧烷转化率的影响以及七甲基三硅氧烷转化率与产物表面张力的关系。结果表明,较佳反应条件是n(醚)/n(硅)为1.2、铂原子相对于七甲基三硅氧烷的质量分数为0.00075%、反应时间1 h、反应温度100～110℃。在此条件下合成出的聚醚改性三硅氧烷的0.1%的水溶液的表面张力为20.3 mN/m,七甲基三硅氧烷的转化率为98.1%。

聚醚改性三硅氧烷的合成工艺研究

以1，1，1，3，5，5，5-七甲基三硅氧烷和丙烯基聚醚为原料，氯铂酸为催化剂，异丙醇为溶剂，通过硅氢加成反应合成出聚醚改性三硅氧烷。研究了反应温度、物料比、活化温度和时间、催化剂用量、反应时间对七甲基三硅氧烷的转化率的影响，并且对产物的表面张力性能进行测试。得出了较佳反应条件：反应温度100℃、烯丙基聚醚与七甲基三硅氧烷的物质的量比为1．2：1、活化温度60℃、活化时间为30min、氯铂酸相对三硅氧烷的质量分数为0．0015％、反应时间2h。此反应条件下三硅氧烷的转化率为99．34％，临界胶束浓度CMC为1．71×10～mol／L，临界胶束浓度下的表面张力为20．19mN／m，其水溶液在pH值为5～9的条件下不易分解可以存放1个月。

新型三硅氧烷表面活性剂的合成与界面性能

低聚乙二醇单甲醚和环氧氯丙烷在相转移催化剂(P.T.C)存在下合成出低聚乙二醇甲醚缩水甘油醚,然后与氨丙基三硅氧烷进行开环反应,合成出了新型的三硅氧烷表面活性剂Me3SiOSiMeROSiMe3[R=(CH2)3N(CH2CH(OH)CH2-(OCH2CH2)xOCH3)2,x=1,2].通过1HNMR确证了这些目标产物的结构,并且通过测定其水溶液的平衡表面张力研究了其表面活性.在浓度约为10-4mol?L-1时可以将水的表面张力降低至约21～22mN?m-1.

阳离子型三硅氧烷表面活性剂的合成及其界面性能

在铂催化下,1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(MDHM)和端烯丙基环氧基聚醚(APEE)经硅氢加成反应先制得聚醚环氧基三硅氧烷(PEETS),再将其与二乙醇胺(DEA)进行开环反应合成出了一种阳离子型三硅氧烷表面活性剂(CTSS)。用IR和1HNMR对CTSS的结构进行了表征,并对CTSS的界面性能进行了测定。结果表明,PEETS和CTSS的收率分别为90.6%(以MDHM和APEE为基准)和91.8%(以PEETS和DEA为基准);CTSS的黏度约为2600mPa.s,折射率为1.4742;在临界胶束浓度为8.7×10-4mol.L-1时,CTSS水溶液的表面张力约为25.8mN.m-1;饱和吸附量、饱和吸附层中每个CTSS分子所占的平均面积和形成胶束的标准自由能分别为4.9×10-6mol.m-2、0.34nm2和-27.4kJ·mol-1。

新型三硅氧烷表面活性剂在低能表面的铺展机理

为了了解三硅氧烷类表面活性剂在低能表面上的铺展机理,实验研究了5种新型葡糖酰胺类三硅氧烷在石蜡表面铺展行为与时间以及浓度的关系.结果显示:在大多数情况下,葡糖酰胺类三硅氧烷在石蜡表面的铺展是由三相线处非平衡毛细作用力导致,在高浓度的I,II体系中,表面张力梯度参与驱动液滴的铺展.此外,研究发现表面活性剂的HLB值以及分子体积明显影响其铺展能力,具有适当HLB值的II在石蜡表面显示了一定的超铺展行为,并在各浓度下均表现出最佳铺展性能.

聚醚改性三硅氧烷表面活性剂的合成及其界面性能

在无溶剂条件下,1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷和单烯丙基聚乙二醇甲基醚在铂催化下经硅氢加成反应制得了聚醚改性三硅氧烷表面活性剂(NTS)。通过IR和~1H NMR谱确证了NTS的结构,并通过测定NTS水溶液的平衡表面张力研究了其表面活性。结果表明,在NTS浓度为6.3×10^(-4)mol/L时,可将水的表面张力降低至23.5 mN/m。饱和吸附量、饱和吸附层中每个NTS分子所占的平均面积和形成胶束的标准自由能分别为5.7×10^(-6)mol/m^2,0.29 nm^2和-28.2 kJ/mol。0.1%NTS(质量分数)水溶液在塑料薄膜上的瞬间接触角为33.9°,15 s时的接触角为17.3°,而纯水在塑料薄膜上的瞬间接触角为69.9°;30 s时的接触角为59.3°,0.1%NTS(质量分数)水溶液铺展面积是水的7.2倍。

响应面法优化合成1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷

选用六甲基二硅氧烷(MM)和高含氢硅油(DH)为原料,强酸型离子交换树脂作催化剂,采用响应面优化法对1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(MDHM)的合成工艺进行优化。在单因素实验的基础上,依次采用Plackett-Burman设计,最陡爬坡实验及Box-Behnken设计法进行工艺优化,以MDHM的质量分数为响应值作响应面,然后进行回归分析。实验结果表明,MDHM的最佳合成条件为:反应物质量比为m(DH)∶m(MM)=1∶13.45,反应温度为62.5℃,催化剂用量为7.09%。在反应时间10h的条件下,产物中MDHM的质量分数为40.62%,与模型预测值基本相符。通过研究温度对反应动力学的影响,进一步验证了所取温度和时间的合理性。

阴离子型三硅氧烷表面活性剂的合成及其性能

在铂催化下,1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(MDHM)和端烯丙基聚醚(APE)经硅氢加成反应先制得端羟基聚醚三硅氧烷(HPETS),再将其与马来酸酐(MA)进行开环反应合成出一种羧酸型阴离子三硅氧烷表面活性剂(ATSS)。用IR对ATSS的结构进行了表征,并对ATSS的界面性能及在农药中的应用性能进行了测定。结果表明,ATSS具有优良的表面活性,其临界胶束浓度(cmc)为1.3 g/L,临界胶束浓度时的表面张力(γcmc)为24.5 mN/m。在2.5%甲氨基阿维菌素苯甲酸盐乳油、41%草甘膦异丙胺盐水剂、36%甲基硫菌灵悬浮剂各1 000倍稀释液中分别添加质量分数为0.10%的ATSS后,可使3种农药稀释液的表面张力由31.92、55.20和39.66 mN/m分别降低至24.92、25.47和27.13 mN/m;使3种农药稀释液接触野菠菜的瞬间接触角由62.5°、68.0°和57.0°分别降低至37.0°、39.0°和40.5°。

1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3′,3′,3′-三氟丙基)环三硅氧烷的阴离子开环(共)聚合研究进展

1,3,5-三甲基-1,3,5-三(3′,3′,3′-三氟丙基)环三硅氧烷(F3)的阴离子开环聚合可以合成优越耐油耐溶剂性能的聚甲基三氟丙基硅氧烷(PMTFPS),但在开环聚合过程中“反咬”与再分布副反应严重,要得到高分子量、高产率的氟硅聚合物材料,必须严格控制聚合反应条件。文中总结了本体、溶液、细乳液中F3的阴离子开环聚合影响因素、机理与动力学,以及F3与其它单体共聚合反应等方面的研究进展。

聚醚氨基改性三硅氧烷的制备及性能

将1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(HMTS)和烯丙基缩水甘油醚(AGE)在氯铂酸催化下,经硅氢加成反应制得环氧基改性三硅氧烷(ETS),再将其和聚醚胺(ED900)进行开环反应制得了一种新型聚醚氨基改性三硅氧烷(PEATS).用IR对ETS和PEATS的结构进行了表征,并对PEATS的界面性能、发泡性能、在硬水中的稳定性和在织物整理中的应用性能进行了测试.结果表明:PEATS溶液的最低表面张力(γcmc)为26.2 mN/m,临界胶束浓度(cmc)为0.9 g/L;质量分数为0.1%的PEATS水溶液的发泡力为1.47,5 min的稳泡性为0.57;在硬水中的稳定性为5级.随着整理浴液中PEATS用量的增加,被整理织物的柔软性提高,白度降低,但对吸湿性影响不大,和空白布样的吸湿性相近.

非离子型三硅氧烷双子表面活性剂的制备及性能

在铂催化下,1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(MDHM)和烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚(F6)经硅氢加成反应制得羟基封端聚醚改性三硅氧烷(HPEMTS),再与马来酸酐(MA)进行酯化反应合成了一种新型非离子三硅氧烷双子表面活性剂(NTSGS).用红外光谱(IR)对NTSGS的结构进行了表征,并对NTSGS的界面性能、发泡力、耐酸碱盐稳定性和在硬水中的稳定性等进行了测定.结果表明:NTSGS水溶液的临界胶束浓度(cmc)为2.0 g/L,表面张力(γcmc)为25.3 m N/m.质量分数为0.1%的NTSGS水溶液发泡力为1.17,5 min稳泡性为0.200.NTSGS溶液耐酸碱盐等化学稳定性好,在硬水中的稳定性为4级.

季铵化三硅氧烷的制备及其应用性能

在氯铂酸催化下,1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(HMTS)和烯丙基缩水甘油醚(AGE)经硅氢加成反应制得环氧基三硅氧烷(ETS),再与四甲基乙二胺(TMDEA)进行开环加成反应,制得一种新型季铵化三硅氧烷(QATS)。用IR对QATS的结构进行表征,并对QATS的界面性能、发泡性能和在织物整理中的应用性能进行研究,结果表明,QATS溶液的临界胶束浓度(cmc)为0.7 g/L,此时的表面张力(γcmc)为26.4 mN/m。质量分数为0.1%的QATS水溶液的发泡力为2.20,5 min的稳泡性为0.167,QATS产生泡沫后泡沫易消失。与市售氨基硅整理剂(ASO)相比,QATS整理织物的柔软性比ASO稍差,但白度和吸湿性比ASO好得多。

糖苷改性三硅氧烷表面活性剂及保湿性能

根据表面活性剂结构与性能的关系,将有机硅表面活性剂具有低表面张力的高"效能"与糖基表面活性剂的可生物降解性结合起来,合成了糖苷改性三硅氧烷表面活性剂,通过测定表面张力、临界聚集浓度、聚集体大小和保湿性研究了糖苷改性三硅氧烷表面活性剂的表面活性和在化妆品中的保湿性能。结果表明,糖苷改性三硅氧烷表面活性剂可以显著地降低水的表面张力至约20 mN/m,临界聚集浓度约为1×10-4mol/L,在水溶液中形成的聚集体平均水合半径约为250 nm。在化妆品配方中加入质量分数3%的糖苷改性三硅氧烷表面活性剂,使用2 h后水分含量为33.36%,水合率为31.97%,水分散失为11.21 g/(h.m2),水分散失率为-11.54%,具有明显的补水、锁水效果,且有持续的补水、锁水能力,是一种优良的化妆品保湿剂。

非离子型三硅氧烷表面活性剂的合成及其界面性能

1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷和单烯丙基聚乙二醇甲基醚在氯铂酸催化下经硅氢加成反应合成出了非离子型三硅氧烷表面活性剂(NTS)。通过红外光谱IR确证了NTS的结构,并通过测定NTS水溶液的平衡表面张力研究了其表面活性。结果表明在NTS浓度为6.3×10-4mol.L-1时,可将水的表面张力降低至23.5mN.m-1。0.1%NTS(质量分数)水溶液在塑料薄膜上的瞬间接触角为33.9°,15s时的接触角为17.3°,而空白水在塑料薄膜上的瞬间接触角为69.9°,30s时的接触角为59.3°;0.1%NTS(质量分数)水溶液铺展面积是水的7.2倍。

季铵盐聚氧乙烯醚三硅氧烷表面活性剂的合成与界面性能

以烯丙基聚氧乙烯醚、环氧氯丙烷和氢氧化钠溶液为原料,采用两步法来合成烯丙基聚氧乙烯缩水甘油醚(APGE),然后在铂催化剂作用下,与1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(MDHM)进行硅氢化加成反应制得聚氧乙烯基缩水甘油醚三硅氧烷(PGETS),最后将其与三甲胺盐酸盐进行开环反应合成出季铵盐聚氧乙烯醚三硅氧烷表面活性剂(QASPETSS)。用IR和1HNMR对目标产物的结构进行了表征,并通过测定该水溶液的平衡表面张力研究了其表面活性。结果表明,在临界胶束浓度为6.3×10-4mol/L时,可以将水的表面张力降至22.4 mN/m;饱和吸附量、饱和吸附层中每个QASPETSS分子所占的平均面积和形成胶束的标准自由能分别为3.6×10-6mol/m2、0.46 nm2和-28.2 kJ/mol。