聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯的合成和性能研究

聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯的合成和性能研究
陈杰;张永强
【摘要】以低含氢硅油、聚醚F-6为主要原料,利用硅氢加成反应制备聚醚改性聚硅氧烷(PES);之后分批加入P2O5,合成聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯.对产物进行表征及性能测试,其具有良好的降低表面张力能力和较好的溶解性.
【期刊名称】《科技视界》
【年(卷),期】2019(000)010
【总页数】2页(P99-100)
【关键词】聚醚改性聚硅氧烷;磷酸酯;表面张力
【作者】陈杰;张永强
【作者单位】吉林化工学院材料科学与工程学院,吉林吉林 132022;中国石油吉林石化公司乙烯厂,吉林吉林 132022
【正文语种】中文
【中图分类】TQ423
有机硅表面活性剂代表了一类新型、高效的农药助剂，应用前景十分广阔，远远超出目前所开拓的领域。

有机硅氧烷具有超强的延展性能，能极大降低溶液的表面张力。

它作为农药表面活性剂使用具有良好的湿润性，超强的粘附力，良好的气孔渗透率和抗雨冲刷性等优良性能 [1]。

聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯因其含有硅氧烷链段，具有有机硅表面活性剂的性质，可以极大地降低溶液的表面张力，具有超
强的延展性能[2-3]。

1 实验
1.1 主要药品和仪器
聚醚F-6：分析纯，江苏省海安石油化工厂；低含氢硅油：工业级，开化县弟兄硅酮材料厂；氯铂酸：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；二甲苯：分析纯，天津市凯信化学工业有限公司；五氧化二磷：分析纯，天津市永大化学试剂有限公司。

电子天平：JT201N，上海精天电子仪器制造厂；数显恒温油浴：HH-SA，金坛市科析仪器有限公司；傅立叶红外光谱仪：Nicolet—6700，US；表面张力实验装置：DP-AW，南京市桑力电子设备厂。

1.2 实验原理及合成步骤
按n (C＝C)：n (Si—H) 摩尔比为1.3：1.0 加入低含氢硅油和聚醚F-6，以二甲苯为溶剂，氯铂酸为催化剂，在N2 保护下，利用硅氢加成反应制备聚醚改性聚硅
氧烷（PES），反应式如图1；之后分批加入P2O5，在N2 保护下合成聚醚改性
聚硅氧烷磷酸酯，反应式如图2 所示。

图1 合成聚醚改性聚硅氧烷反应式
图2 合成聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯反应式
2 结果与讨论
2.1 聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯的红外光谱
图3 聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯红外光谱图
图3 为聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯红外光谱，分析表明：3486cm-1 是－OH 峰，此峰变宽。

2963cm-1 是甲基伸缩振动吸收， 1348cm-1 为P=O 伸缩
振动峰，1104cm-1 为P-O-C 的伸缩振动峰，此处峰宽变大，为P-O-C 的伸缩振动和CH2-O-CH2-及Si-O-Si 重叠的结果，即醚键在此附近极强的吸收，也影
响到前者特征谱带的强度；Si-H 的特征振动吸收峰（2150cm-1 处）基本消失，
说明Si-H 转化较完全。

通过红外谱图分析表明成功地合成了聚硅氧烷磷酸酯。

2.2 表面张力
图4 溶液的表面张力
室温下在蒸馏水中分别加入不同质量分数的聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯配成溶液，利用表面张力仪用最大气泡法进行表面张力测定，测定结果如图4 所示。

随着聚醚
改性聚硅氧烷磷酸酯的加入，溶液的表面张力迅速降低，之后随着加入量的增加表面张力下降趋势变缓；从图4 中可以看出25℃下水的表面张力为71.97mN/m，当聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯加入的质量分数为1%时，溶液的表面张力从
71.97mN/m 降到35.57mN/m，降幅达50.58%；当聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯加入的质量分数为4%时，溶液的表面张力是30.98mN/m，降幅达56.95%。

说明聚醚改性硅氧烷磷酸酯具有较强的降低溶液表面张力的能力。

主要是因为聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯溶于水时会定向排列在水表面，其硅氧烷主
链上的氧原子以及侧链磷酸根中的氧原子能与水分子形成氢键，促使其铺展成单
分子层，使亲水性的侧链伸入水中，疏水性的硅氧烷横卧于极性表面，从而使溶
液的界面由-Si-C 所覆盖，降低溶液的表面张力[4-5]。

2.3 溶解性
取0.2g 样品分别溶于10ml 蒸馏水，丙酮，乙醇，苯，二甲苯，正己烷，三氯甲
烷溶剂中，观察溶解性。

结果如下：蒸馏水可溶，丙酮、乙醇、苯、二甲苯、正己烷、三氯甲烷易溶。

聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯是由聚醚改性聚硅氧烷酯化得到的，聚醚改性聚硅氧烷是由性能差别很大的聚醚链段与聚硅氧烷链段，通过化学键联接而成。

其中亲水性
的聚醚链段及磷酸基团赋予其水溶性，亲水基越多，减少疏水基团与水的排斥力的能力就越强，使其可以溶于水，同样可溶于苯、二甲苯等常用有机溶剂。

3 结论
聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯具有良好地降低溶液表面张力的能力，当聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯加入蒸馏水的质量分数为4%时，溶液的表面张力从71.97mN/m 降到30.98mN/m，降幅达56.95%；同时其具有较好的溶解性，可溶于水、二甲苯等常用有机溶剂。

【参考文献】
【相关文献】
［1］丁建华，王学川，刘俊，等．聚醚改性硅氧烷表面活性剂的发展和应用[J]．中国洗涤用品工业，2007(6)：68-71.
［2］于春欣，薛占强，李学锋，等．农用有机硅表面活性剂在世界范围内的应用[J]．农药论坛，2011(5)：21-24.
［3］许晓华，张强，张宗俭，等．氨基聚醚改性有机硅助剂的合成及性能[J]．有机硅氟资讯，2007（7），23-26.
［4］黄良仙，李顺琴，李婷，等.磷酸酯型聚醚改性三硅氧烷的制备及界面性能[J]．印染助剂，2016，33（7）：31-35.
［5］李祥洪.三硅氧烷表面活性剂[J].有机硅材料,2004,18(1)：32-34.。