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。

新型三硅氧烷表面活性剂在低能固体表面的铺展性能研究

以测试表面活性剂溶液在固体表面铺展能力的方法,研究了温度、湿度和外加电解质浓度对新型双尾三硅氧烷表面活性剂1 L溶液在石蜡等低能固体表面的铺展性能的影响,结果表明:测试铺展性能也能大致求出表面活性剂1L的临界润湿浓度(CWC);1L溶液的铺展能力是随着温度和湿度的升高而增强的;较低的外加电解质浓度有助于提高1L溶液的铺展性能。实验说明,表面活性剂1L作为润湿剂或铺展剂使用时可以选择在较高的温度和(或)湿度下使用,以及(或者)通过添加适量的电解质的方法来提升其铺展能力,而且使用的浓度应该要在其CWC以上。

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。

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。

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°。

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。

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。

聚醚改性三硅氧烷表面活性剂的合成与表征

选用聚合度为7的甲氧基封端的烯丙基聚醚来改性七甲基三硅氧烷,采用高效铂络合物催化剂,通过无溶剂界面聚合,在氮气保护下进行硅氢加成反应制备三硅氧烷类有机硅表面活性剂,用IR对其结构进行表征,并将其与同类有机硅产品进行水解稳定性对比。优化工艺条件为:nAEM:nMDHM=0.9:1,反应温度100℃,反应9h,催化剂用量为12×10-4%(以铂原子计),在该条件下七甲基三硅氧烷的转化率为86.7%。结果表明,产物CMC为0.021g.L-1,γCMC为17.61mN.m-1,其表面张力在强碱和酸性条件下随时间变化最小,产品水解稳定性优于一般同类有机硅产品,适用于更宽的pH范围。

三硅氧烷类表面活性剂的合成及应用

三硅氧烷表面活性剂是一类具有特殊性能的表面活性剂,因其具有优异的表面性能、润湿扩展能力,在国外得到了深入的研究。介绍了三硅氧烷表面活性剂的结构、合成、性能和应用。

新型三硅氧烷表面活性剂的合成与表征

合成了一种新型的三硅氧烷表面活性剂Me3SiOSiMeROSiMe3[R=(CH2)3NHCH2CH(OH)CH2(OCH2CH2)xOCH3,x=1,2]。通过低聚乙二醇单甲醚和环氧氯丙烷在相转移催化剂(P.T.C)的存在下合成出低聚乙二醇甲醚缩水甘油醚,产物再与氨丙基三硅氧烷进行开环反应,得到目标产物。通过气相色谱(GC)和氢核磁共振(1HNMR)确定了目标产物的纯度与结构。

双子型聚氧乙烯醚三硅氧烷表面活性剂的合成与性能

以烯丙基聚氧乙烯醚与六亚甲基二异氰酸酯为原料,在锡催化剂的作用下合成六亚甲基二氨基甲酸酯,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双子型(Gemini)聚氧乙烯醚三硅氧烷表面活性剂(GPETS)。目标产物GPETS的结构用IR和1HNMR进行了表征,并研究了其表面活性。在浓度为5.9×10-5mol/L时,可以将水的表面张力降至22.0 mN/m。在不同的pH下研究其水解稳定性,并与相应的聚氧乙烯醚三硅氧烷表面活性剂对比,结果表明,GPETS的水解稳定性优于后者,适用于更宽的pH范围。

三硅氧烷表面活性剂的合成、性能及应用

简要介绍了三硅氧烷表面活性剂的结构,同时比较了其与普通碳氢表面活性剂在水中的表面活性;阐述了不同类型(阳离子型、阴离子型、两性以及非离子型)的三硅氧烷表面活性剂的合成研究情况;并且对其表面/界面性能、聚集性能、超级铺展性以及稳定性进行了讨论;介绍了其在农业化学品、微乳液、涂料、印刷油墨和锂电池等方面的应用;最后提出了三硅氧烷表面活性剂目前存在的问题、发展方向和应用前景。

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。

非离子型三硅氧烷表面活性剂的制备和表征

以1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷和烯丙基聚醚为原料,在氯铂酸催化下,经硅氢加成反应合成出非离子型三硅氧烷表面活性剂(NTS).对实验条件进行了优化探索,结果表明氯铂酸用量(以铂计)占总单体质量分数为4.0×10-5、烯丙基聚醚选用烯丙基聚乙二醇(8)甲基醚(AEM-8)、反应温度为85～90℃、反应时间为4.5～5h条件下可得浅褐色透明高表面活性的NTS,用IR、1H-NMR对NTS的结构进行了表征.

三硅氧烷羧酸钠表面活性剂的制备及其性能表征

将1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(TSO)和甲基丙烯酸羟丙酯进行硅氢加成反应,合成出中间体;再与丁二酸酐反应,得到目标产物三硅氧烷羧酸盐表面活性剂。用IR和1H NMR对中间体及目标产物进行了表征,测试了目标产物的表面张力、泡沫性能、在各种溶剂中的溶解性、润湿渗透性和缓蚀性能。结果表明,目标产物具有比较低的表面张力,最低表面张力为27.67×10-3 N/m,临界胶束浓度为6.2×10-2 mol/L;在多种常用溶剂中的溶解性很好,只在完全非极性的溶剂石油醚及四氯化碳中溶解性较差;但起泡和稳泡性能不佳,润湿渗透性能一般;对碳钢有一定的缓蚀性能,属于以抑制阴极反应为主的混合型缓蚀剂。

磷酸酯型三硅氧烷表面活性剂的合成及应用性能

在H_2PtCl6催化下,1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷(HTSO)和烯丙基聚氧乙烯醚(FAE-10)经硅氢加成反应先制得端羟基聚醚改性三硅氧烷(TPETS),再与H_3PO_4进行酯化反应,合成了一种磷酸酯型三硅氧烷表面活性剂(PTSS).用正交试验对其酯化反应条件进行了优化,用红外光谱(IR)对PTSS的结构进行了表征,并对PTSS的临界表面张力、临界胶束浓度以及在农药中的应用性能等进行了测定.结果表明:酯化反应的优化条件为n(TPETS)∶n(H_3PO_4)=1∶1.1、反应温度80℃、反应时间4h.PTSS的临界胶束浓度(cmc)为5.0×10^(-4) g/mL,临界表面张力(γ_(cmc))为21.9 mN/m.在41%草甘麟异丙胺盐水剂和36%甲基硫菌灵悬浮剂各1 000倍稀释药液中添加质量分数为0.1%的PTSS后,可使其农药稀释液的表面张力(γ)分别由54.83mN/m和45.48mN/m降至20.38mN/m和17.40mN/m;可使其在银杏树叶、七叶树叶、梧桐叶、塑料薄膜上的铺展面积分别增大4~8倍和2~4倍.

三硅氧烷表面活性剂性能评价

研究了以烯丙基聚醚和七甲基聚三硅氧烷为原料的三硅氧烷表面活性剂中原料烯丙基聚醚中EO的聚合度、产品浓度与产品的表面张力之间的关系。三硅氧烷表面活性剂作为农药喷雾助剂,其最合理的EO聚合度的取值应该在4～8之间。当其浓度达到0.04%aq时,即可使溶液的表面张力达到21～22mN/m,从而使药液在叶片表面获得良好的润湿和铺展。