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。

葡萄糖酰胺基聚硅氧烷表面活性剂在石蜡表面的铺展行为

采用接触角法研究了葡萄糖酰胺基聚硅氧烷表面活性剂(APFPS-GL)在石蜡表面的铺展行为.结果显示:APFPS-GL虽有良好的表面活性,但并不能在石蜡表面完全铺展,表明表面活性剂的分子体积明显影响其铺展能力.

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.

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。

葡糖酰胺基四硅氧烷表面活性剂的合成及其表面活性

利用含有双胺基的四硅氧烷中的伯胺基与D-葡萄糖酸-δ-内酯酰胺化,仲胺基与低聚乙二醇甲醚缩水甘油醚烷基化的反应,制备了含葡糖酰胺基的四硅氧烷表面活性剂(Me3SiO)3Si(CH2)3NR(CH2)2NHCO(CHOH)4CH2OH,R=CH2CH(OH)CH2O(CH2CH2O)nCH3,n=1,2,3;并用IR和1HNMR对其结构进行了表征,用表面张力法测定其表面活性。结果表明:这种含葡糖酰胺基的四硅氧烷表面活性剂在水溶液中的临界聚集浓度cac小于10-4mol.L-1,最低表面张力γ小于21 mN.m-1;随着分子中乙氧基(EO)数的增加,cac明显增大,但γ变化很小。

硅氧烷表面活性剂在化妆品中的应用

介绍了硅氧烷表面活性剂的结构、种类和性能 。

二氢月桂烯醇型三硅氧烷表面活性剂的合成及性能

在自制的Pt-聚甲基乙烯基硅氧烷(PMVS)催化剂作用下,1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷与二氢月桂烯醇型聚醚在甲苯中经硅氢加成合成系列三硅氧烷表面活性剂(Sxy)。通过FTIR和1HNMR验证了Sxy系列产物的结构,并测试了产物的表面与界面性能,与市售三硅氧烷表面活性剂BD-3077进行比较。结果表明,Sxy可将水的表面张力降低至23 mN/m以下,略高于BD-3077(21 mN/m);质量分数为0.5%的S36、S39和S312溶液在室温下澄清,浊点高于85℃;Sxy均具有优良的水解稳定性,远优于BD-3077。

三硅氧烷表面活性剂在低能表面的润湿性能

通过固体表面能、液体静/动态表面张力、接触角、铺展等测试,研究了添加聚醚改性三硅氧烷(SE-90)的20%苯醚甲环唑·10%吡唑醚菌酯、整理剂、聚丙烯酸乳液在不同基材上的润湿性能。结果显示,SE-90临界胶束浓度为1. 29×10-4mol/L,饱和吸附量为2. 4×10-12mol/mm2,能大幅降低应用体系表面张力;当SE-90质量分数为0. 1%时,即能使20%苯醚甲环唑·10%吡唑醚菌酯在柑橘叶面几乎完全润湿,使整理后的棉布亲水性小于5 s; SE-90用量为0. 2%时即能使聚丙烯酸乳液在大部分基材表面具有优良的润湿性和延展性。SE-90的润湿效果受基材表面能、表面组成、润湿剂动/静态表面张力、润湿剂与基材极性匹配等多因素综合影响,在具有一定极性分量的表面润湿性优于非极性表面。三硅氧烷表面活性剂可通过改变接枝聚醚结构,调节与基材表面的亲和力,在涂料中,泡沫易消,不影响基材重涂性,具有应用优势。

抗水解三硅氧烷表面活性剂的研制

以七甲基三硅氧烷和甲基烯丙基聚醚、炔二醇醚为原料,通过硅氢加成反应合成了2种表面活性剂:甲基烯丙基聚醚改性三硅氧烷SE-429和炔二醇醚改性三硅氧烷SE-640。考察了催化剂种类及用量、温度对反应的影响,确定了较佳的反应条件为:催化剂选用烯丙基铂配合物、催化剂用量为0.02%、温度为110～120℃。研究了产物的表面张力、铺展面积、临界胶束浓度(CMC)、动态表面张力(DST)以及抗水解稳定性。结果表明,这2种三硅氧烷表面活性剂质量分数为0.1%的水溶液表面张力均小于21 mN/m,储存360 d后表面张力增幅分别为78.6%和28.2%,低于常规的烯丙基聚醚改性三硅氧烷SE-90(201.5%);SE-429的CMC为40.7 mg·L,铺展面积与SE-90接近;SE-640水溶液不形成胶束,表面张力能更快达到平衡。两者具有优良的表面活性和抗水解稳定性。

三硅氧烷表面活性剂复合体系对百树菊酯的增效研究

通过液体动/静态表面张力、铺展面积、接触角、药害等测试,研究了不同表面助剂对三硅氧烷表面活性剂(SE-90)进行二元及三元复配前后性能。结果显示:多种非离子表面活性剂能降低三硅氧烷表面活性剂的动态表面张力,其中具有较高HLB值的窄分布异构十三醇聚氧乙烯醚(9EO,S90)能显著提高三硅氧烷表面活性剂在动态中快速平衡水溶液表面张力的能力,且当wSE-90:wS90=7:1时效果最佳;糖基表面活性剂SWE-30可显著降低三硅氧烷表面活性剂的药害,当wSE-90:wS90:wSWE-30=7:1:2且总施药添加量为0.1%~0.033 %之间时,对5.7 %百树菊酯乳油的增效效果最理想。

有机膨润土层间硅氧烷表面对亲水性芳香胺的吸附

用3种吡啶阳离子(氯化吡啶、溴化丁基吡啶、溴化十四烷基吡啶)改性制备高、低电荷的有机膨润土,研究其吸附亲水性芳香胺(苯胺和N,N-二甲基苯胺)的性能,并通过有机碳含量分析、粉末X射线衍射、N2-BET等手段表征了有机膨润土的结构,试图揭示有机膨润土层间硅氧烷表面的暴露程度与吸附性能之间的关系.结果表明,通过减少层间电荷和用较小分子尺寸的吡啶阳离子改性,能在膨润土层间暴露较大面积的硅氧烷表面,从而增强对亲水性有机物的吸附.如在六种吡啶盐改性的有机膨润土中,用最小分子尺寸的吡啶阳离子(氯化吡啶)改性的低电荷膨润土(L-HP)具有较大的内比表面积(145m.2g-1)和孔容(0.082mL.g-1),显示出较强的吸附性能,对水中20mg·mL-1的N,N-二甲基苯胺和苯胺的去除效率分别为85.6%和52.8%.研究结果为进一步开发新型高效有机膨润土吸附材料提供理论依据.

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.

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。

四硅氧烷Gemini咪唑表面活性剂的合成及表面性能

以三甲基氯硅烷、γ-氯丙基三氯硅烷、1,4-二氯丁烷和咪唑等为原料合成了一种新型的四硅氧烷Gemini咪唑表面活性剂（[Si4-4-Si4im]Cl2）,通过质谱（MS）和核磁共振氢谱（1H NMR）证明所得产物为目标产物.通过Wilhelmy板法测得其在25℃下的临界胶束浓度（cmc）为0.54 mmol/L,水溶液的表面张力（γcmc）降至18.6 m N/m.通过电导率法研究了其胶束形成热力学参数（ΔGm,ΔHm和ΔSm）,表明在15-35℃下其胶束化过程是自发进行的,且为熵驱动过程.

氟硅/聚硅氧烷涂层体系在玉泉铁塔表面修复保护中的应用研究

为探索全国重点文物保护单位“玉泉铁塔”的封护涂层,采用与铁塔金相组织和化学元素类似的模拟铁质文物,选用氟硅/低表面能聚硅氧烷复配涂层体系对模拟铁质文物表面进行保护,并在实验室内开展加速模拟老化试验研究,据表面形貌、粉化、开裂、剥落、起泡、锈蚀和失光等外观变化评价涂料的抗老化性能,并综合附着力、化学结构及电化学性能的变化,进一步分析该复配涂层体系防护性能及关键环境因素的影响。结果表明:选用的氟硅/低表面能聚硅氧烷复配涂层体系具有优良的耐光老化、耐盐雾、耐湿热、耐水性能,经室内加速老化试验后,涂层的化学结构未发生明显变化,降解程度较小,涂层阻抗较高,与基底金属之间具有较高的粘结强度,呈现良好的防护性能。

硅表面活性剂的超铺展现象及本质(待续)

综述了超铺展(superspreading)领域的基础研究及最新进展。在自然界中,液滴在很多表面上能完全快速铺展,这一特殊现象是在20世纪六十年代发现的。自此便开始对这类现象进行集中研究,但时至今日超铺展的机理仍未了解透彻。本综述详细调研了过去25年里超铺展方面的基础文献,并列出与超铺展剂相关的一部分结果。超铺展方面的文献可分为如下几组:①关于三硅氧烷表面活性剂的研究工作;②关于超铺展机理的研究工作;③分子动力学模拟;④关于三硅氧烷表面活性剂对薄液膜的影响的研究工作。过去十年里有许多综述类文章重点收录前两类工作。对于后两类工作,即分子动力学模拟和三硅氧烷表面活性剂对薄液膜的影响,尽管从科学角度来看很重要,但研究工作仍较少。A.Sankaran等研究了超铺展剂对矩形框内泡沫液膜的影响,确认了超铺展剂在泡沫液膜内导致强烈的Marangoni效应。常规表面活性剂从未观察过如此强烈的Marangoni效应。结合A.Sankaran等人对超铺展剂和非超铺展剂对泡沫薄膜的影响的差别的研究,本综述将对前述4类工作做进一步调研和搜集,这对于润湿(wetting)、反润湿(de-wetting)和超铺展领域的初学者和专家都很有帮助。

新型含硅表面活性剂的制备、性能和应用

硅氧烷表面活性剂是一类很有特色的表面活性剂，它们不仅在水溶液中而且在有机溶液中都表现了很高的表面活性。该类产品合成路线多样、品种繁多，逐渐取得了广泛的应用。本文将系统地介绍这类表面活性剂的制备、性能和应用。

D_4开环乳液聚合制备聚硅氧烷微乳液的研究

采用动态光散射法研究了八甲基环四硅氧烷(D4)阴离子开环乳液聚合,制得了稳定且接近于透明的聚二甲基硅氧烷阳离子型微乳液。研究发现,聚合过程体系中的粒子分别出现单峰、双峰和三峰分布;由于体系中乳化剂浓度远大于常规的乳液聚合,导致单体液滴消失时仍存在胶束,聚合过程中没有出现明显的恒速期。

分子动力学模拟研究蒙脱石吸附苯分子

粘土矿物是土壤、底泥沉积物和大气颗粒的重要矿物组成部分,粘土矿物对环境污染物的吸附作用是影响其迁移转化、生物可利用性等地球化学过程的重要因素,因此有必要探明粘土矿物对环境污染物的吸附特征。