聚醚ff2改性硅油的合成、结构与性质研究
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2 2 PHMS 含氢量对产物性质的影响
黏度为 53mm2/ s, 不 同 含 氢 量 ( H % : 0 330 ~ 0 488) 的 PH M S 与 FF 2 反应 得到 聚醚 改性 聚 硅氧 烷的 V I、V T C、ST 见表 1。由表 1 可知, 分子 的黏度指 数随 PH M S 活 性氢质 量 分数的增大而增大, 粘温系 数则随 PH M S 活性氢 质量分 数的 增大而减小。而黏度指数越高, 粘 温系数越小, 表 示产物 黏度 受温度 的 影响 越小 , 其 粘温 性能 越 好。这 是 与聚 醚本 身 的性
见表 2。由表 2 可 知, PH M S 运动黏 度增大, 产物的 粘温性能
逐渐变 好, 这是 由于 PH M S 运动黏 度的 变大, 使得 封端 聚醚 改性硅油的分子间距离变小, 增加了分 子间作用 力, 由 于分子
间作用力增强而增 加的 黏度 大于随 温度 升高而 降低 的黏 度,
从而也导致产物的粘温性能变好。
1 实验部分
1 1 主要原料与仪器
PH M S: 黏 度 34 93 ~ 63 89mm2 / s, 活 性 氢 质 量 分 数 0 330% ~ 0 488% , 自制; 聚醚 FF 2: 江苏钟山化工有限 公司; 氯铂酸异丙醇溶液: Pt 质量分数为 0 18% 。
FT IR200 型傅立叶红外光谱仪, T her mo N ico let 公 司; 平 氏黏度计( 毛 细管内径分 别为 1 0、1 2、2 0mm) , 上海良 晶玻 璃仪器厂; JZH Y 180 型界面张力仪, 承德材料实验机厂。
23. 46
0. 39
54
0. 402 283. 49 0. 811
23. 96
0. 41
55
0. 433 313. 94 0. 798
24. 53
0. 46
55
0. 488 326. 45 0. 778
25. 22
0. 54
55
注: 黏度指数( VI) , 粘温系数( VTC) , 表面张力( S T) , 下同
关键词 聚醚, 改性硅油, 黏度指数, 粘温系数 , 表面张力, 回归分析
Study on synthesis , structure and properties of poly( methylsiloxane) modified by polyether FF 2
T ang Q iong1 F eng Q i1 L iu Pengju1 L u Y uan1 Zhang Ping2 Y ao Cheng1
2 1 产物的 IR 分析
PH M S、聚醚和产物的红外分析见图 1。
图 1 含氢硅油、聚醚和产品的红外谱图 ( a- 含氢硅油; b- 聚醚; c- 产品)
由图 1 可见, 图 1( a ) 中在 2160cm- 1 处 有明 显的 Si H 特 征吸收峰; 图 1( b) 中 在 1645cm- 1 处是 C= C 吸收 峰; 图 1( c) 中 2160cm- 1和 1645cm- 1 消失, 表明 PH M S 和聚 醚发 生了 硅 氢加成, 并以 Si C 键连接。
本方法以自制的含氢硅油( PH M S) 与聚 醚( FF 2) 通 过硅 氢化反应制备了多 种不同 结构 的聚醚 改性 硅油, 通过 红外 光 谱表征了产物的结构, 讨论 了 P HM S 含氢 量和黏 度对聚 醚改 性硅油性质的影响。根据 P HM S 的含 氢量、运动 黏度与 链节
比、聚合度的 关系, 分析了产物分子 结构对其粘 温性能 和表面 张力的影响。并 建立 了 PH M S 含 氢量 和黏 度与 产 物性 质的 二元回归方程, 进一步分析了 PH M S 含 氢量和 黏度与 产物性 质之间的关系。
1 2 合成方法
在配有通 N 2 装 置、搅 拌 器、温 度 计 及 回 流 冷 凝装 置 的
作者简介: 唐琼( 1985- ) , 女, 硕士研究生, 主要从事有机硅表面活性剂方面的研究。 联 系 人: 姚成。
90
化工新型材料
第 38 卷
100mL 的四口烧瓶中, 加入物质的量之比为 1 0 1 01( Si H : C= C) 的 PH M S 和 FF 2, 升温 至 60 ! , 加入点 反应 物总质 量 1 06% 的 催 化 剂 ( 催 化 剂 是 Pt 的 质 量 分 数 为 0 18% 的 H2 Pt Cl6 溶液) , 继续升温至 110 ! , 反应 8h, 得产物。
( 1. Co lleg e of Science, Nanjing Universit y of T echnolo gy, Nanjing 210009; 2. Academ ic A ff air s, L iany ungang T echnical Colleg e, L iany ungang 222006)
聚醚改性硅油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 连接 而成。亲 水性 的聚醚 链段 赋予 其水 溶 性, 疏液疏水性的 聚硅 氧烷 链段赋 予其 低表 面张 力。作为 一 种高效表面 活 性 剂, 聚 醚 改 性硅 油 得 到 了广 泛 的 研 究 与 应 用[5 9] 。但是国内外文 献对聚 醚改 性聚 硅氧 烷结 构与 性Leabharlann Baidu 的 关系研究报道很少[10] 。 研究其结 构与性 质的关 系, 对于更 好 地利用其性质发挥表面性能及聚醚改 性硅油的 再改性具 有直 接的意义[2、11 12] 。
Key words po ly ether , mo dified silox ane, visco sity index, visco sity temperatur e co efficient, sufacetensio n, reg ressio n
anal ys is
目前, 改性硅油的品种及应 用发展很快, 它们 在开发 高性 能及多功能新材料应用方面正受到 人们的青 睐[1 4] , 如聚 醚改 性硅油、长链烷基改性硅油、环氧烃基改性硅油等。
摘 要 以聚醚( F F 2) 和含氢硅油( PH M S) 为原料, 制得兼有两者性能的聚醚改性硅油。对合成 产物进行 了红外表 征, 测定了其黏度指数( V I) 、粘温系数( V T C) 和表 面张力( ST ) , 讨论了 PH M S 含氢量和 黏度对产 物性质的影 响。根据计 算出的产物的链节比和聚合度, 研究了产物分子结 构对其粘温系数和表面张力的影响。结果表明: 在考察 范围内, 聚醚改 性聚硅氧烷的黏度指数和表面张力都随链节比的增加而增加; 随着 聚合度的增 加, 产 物黏度指数 增加, 表面张 力变小; 二 元回归方程很好地预测了聚醚改性硅油的 V T C 和 ST , 误差绝对值分别控制在 0 0149 和 0 0650 内。
Abstract Po ly ( methy lsilox ane) modified by polyether, w hich combines the pr opertied of po ly( methylsilo xane) and
po ly ether , w as pr epar ed from polyether and poly ( methy lsilox ane) . T he pr oduct str uctur e w as char acterized by IR spec t rum. V iscosity index , v iscosity temper ature coefficient and surface t ensio n of the product w er e tested. T he influence of viscosit y and hy dr og en content o f poly( methylsilo xane) on t he propert ies of pro duct w as discussed. Accor ding t o unit rat io and po ly merizatio n deg ree of pro ducts, the influence o f pr oduct str ucture o n v isco sity index and surface tension w as stud ied. T he results indicat ed that in the rang e of researching, viscosity index and surface tensio n of pr oduct were increasing with the increase o f unit ratio and polymer izat ion degr ee of pro ducts, v iscosity index was increasing and surface tensio n was decreasing . T he reg ressio n equations w ere effective and accur ate, and the abso lute values of st andard er ro r of visco sity temper atur e coefficient and surface tensio n were w ithin the limit o f 0. 0149 and 0. 0650 r espectiv ely.
ST 增加的原因是 引入聚醚的增加, 产物的 分子间 作用力
增加, 导致了 ST 的增加。
表 1 中含氢硅油 P HM S 的含氢量与链节比 n m 和聚合 度 n+ m 的关系是 根据 数均 相对 分子 质量 关系 lgv = 1 39 lg
M - 3 279、n
m=
1-
74 ∀ H 60 ∀ H - 162/ M
质有关 的, 当 PH M S 活 性氢 质量分 数变 大时, 硅油 中聚 醚所
占的比例增大, 一方面使产物的相对分 子质量变 大, 另 一方面
使得产物分子的极性增强, 从而增加了 分子间作 用力, 由于分
子间作用力增强而增加的黏度补 偿了随温度 升高而降 低的黏
度, 从而导致 产物的粘温性能变好。
第 38 卷第 7 期 2010 年 7 月
化工新型材料 N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S
V ol 38 N o 7 89
聚醚 FF 2 改性硅油的合成、结构与性质研究
唐 琼1 冯 琦1 刘鹏举1 陆 源1 张 萍2 姚 成1*
( 1 南京工业大学理学院, 南京 210009; 2 连云港职业技术学院教务处, 连云港 222006)
1 3 性能测试
黏度指数( V I) 测定: 按 G B/ T 1995 1998 中规定的方 法测 定。黏温系数( V T C) 测定: 按 H G/ T 2363 1992 中 规 定的 方 法测定。表面张力( ST ) 测定: 按 G B/ T 5549 1990 中规定的方 法测定。
2 结果与讨论
表 1 含氢硅油含氢量与产物性质的关系
含氢量 /%
黏度 指数
粘温 系数
表面张力 ( 25 ! )
/ ( mN/ m)
链节比 聚合度 n m n+ m
0. 330 248. 09 0. 838
22. 10
0. 32
54
0. 361 260. 54 0. 828
22. 75
0. 36
54
0. 383 267. 78 0. 822
ST 的变化是由于 产物分子 间作 用力变 大, 导致 ST 先增
大; 但 P HM S 运 动黏度 的继 续增大 减弱 了产 物分子 的极 性,
、M
= 162+
74( n+
m) - 14n[13 14] 计算得出的。
2 3 PHMS 黏度对产物性质的影响
含 氢 量 为 0 402, 不 同 黏 度 ( 34 93 ~ 63 89mm2 / s ) 的
PH M S 与 F F 2 反 应得 到聚 醚改 性聚 硅氧 烷的 V I、V T C、ST
黏度为 53mm2/ s, 不 同 含 氢 量 ( H % : 0 330 ~ 0 488) 的 PH M S 与 FF 2 反应 得到 聚醚 改性 聚 硅氧 烷的 V I、V T C、ST 见表 1。由表 1 可知, 分子 的黏度指 数随 PH M S 活 性氢质 量 分数的增大而增大, 粘温系 数则随 PH M S 活性氢 质量分 数的 增大而减小。而黏度指数越高, 粘 温系数越小, 表 示产物 黏度 受温度 的 影响 越小 , 其 粘温 性能 越 好。这 是 与聚 醚本 身 的性
见表 2。由表 2 可 知, PH M S 运动黏 度增大, 产物的 粘温性能
逐渐变 好, 这是 由于 PH M S 运动黏 度的 变大, 使得 封端 聚醚 改性硅油的分子间距离变小, 增加了分 子间作用 力, 由 于分子
间作用力增强而增 加的 黏度 大于随 温度 升高而 降低 的黏 度,
从而也导致产物的粘温性能变好。
1 实验部分
1 1 主要原料与仪器
PH M S: 黏 度 34 93 ~ 63 89mm2 / s, 活 性 氢 质 量 分 数 0 330% ~ 0 488% , 自制; 聚醚 FF 2: 江苏钟山化工有限 公司; 氯铂酸异丙醇溶液: Pt 质量分数为 0 18% 。
FT IR200 型傅立叶红外光谱仪, T her mo N ico let 公 司; 平 氏黏度计( 毛 细管内径分 别为 1 0、1 2、2 0mm) , 上海良 晶玻 璃仪器厂; JZH Y 180 型界面张力仪, 承德材料实验机厂。
23. 46
0. 39
54
0. 402 283. 49 0. 811
23. 96
0. 41
55
0. 433 313. 94 0. 798
24. 53
0. 46
55
0. 488 326. 45 0. 778
25. 22
0. 54
55
注: 黏度指数( VI) , 粘温系数( VTC) , 表面张力( S T) , 下同
关键词 聚醚, 改性硅油, 黏度指数, 粘温系数 , 表面张力, 回归分析
Study on synthesis , structure and properties of poly( methylsiloxane) modified by polyether FF 2
T ang Q iong1 F eng Q i1 L iu Pengju1 L u Y uan1 Zhang Ping2 Y ao Cheng1
2 1 产物的 IR 分析
PH M S、聚醚和产物的红外分析见图 1。
图 1 含氢硅油、聚醚和产品的红外谱图 ( a- 含氢硅油; b- 聚醚; c- 产品)
由图 1 可见, 图 1( a ) 中在 2160cm- 1 处 有明 显的 Si H 特 征吸收峰; 图 1( b) 中 在 1645cm- 1 处是 C= C 吸收 峰; 图 1( c) 中 2160cm- 1和 1645cm- 1 消失, 表明 PH M S 和聚 醚发 生了 硅 氢加成, 并以 Si C 键连接。
本方法以自制的含氢硅油( PH M S) 与聚 醚( FF 2) 通 过硅 氢化反应制备了多 种不同 结构 的聚醚 改性 硅油, 通过 红外 光 谱表征了产物的结构, 讨论 了 P HM S 含氢 量和黏 度对聚 醚改 性硅油性质的影响。根据 P HM S 的含 氢量、运动 黏度与 链节
比、聚合度的 关系, 分析了产物分子 结构对其粘 温性能 和表面 张力的影响。并 建立 了 PH M S 含 氢量 和黏 度与 产 物性 质的 二元回归方程, 进一步分析了 PH M S 含 氢量和 黏度与 产物性 质之间的关系。
1 2 合成方法
在配有通 N 2 装 置、搅 拌 器、温 度 计 及 回 流 冷 凝装 置 的
作者简介: 唐琼( 1985- ) , 女, 硕士研究生, 主要从事有机硅表面活性剂方面的研究。 联 系 人: 姚成。
90
化工新型材料
第 38 卷
100mL 的四口烧瓶中, 加入物质的量之比为 1 0 1 01( Si H : C= C) 的 PH M S 和 FF 2, 升温 至 60 ! , 加入点 反应 物总质 量 1 06% 的 催 化 剂 ( 催 化 剂 是 Pt 的 质 量 分 数 为 0 18% 的 H2 Pt Cl6 溶液) , 继续升温至 110 ! , 反应 8h, 得产物。
( 1. Co lleg e of Science, Nanjing Universit y of T echnolo gy, Nanjing 210009; 2. Academ ic A ff air s, L iany ungang T echnical Colleg e, L iany ungang 222006)
聚醚改性硅油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 连接 而成。亲 水性 的聚醚 链段 赋予 其水 溶 性, 疏液疏水性的 聚硅 氧烷 链段赋 予其 低表 面张 力。作为 一 种高效表面 活 性 剂, 聚 醚 改 性硅 油 得 到 了广 泛 的 研 究 与 应 用[5 9] 。但是国内外文 献对聚 醚改 性聚 硅氧 烷结 构与 性Leabharlann Baidu 的 关系研究报道很少[10] 。 研究其结 构与性 质的关 系, 对于更 好 地利用其性质发挥表面性能及聚醚改 性硅油的 再改性具 有直 接的意义[2、11 12] 。
Key words po ly ether , mo dified silox ane, visco sity index, visco sity temperatur e co efficient, sufacetensio n, reg ressio n
anal ys is
目前, 改性硅油的品种及应 用发展很快, 它们 在开发 高性 能及多功能新材料应用方面正受到 人们的青 睐[1 4] , 如聚 醚改 性硅油、长链烷基改性硅油、环氧烃基改性硅油等。
摘 要 以聚醚( F F 2) 和含氢硅油( PH M S) 为原料, 制得兼有两者性能的聚醚改性硅油。对合成 产物进行 了红外表 征, 测定了其黏度指数( V I) 、粘温系数( V T C) 和表 面张力( ST ) , 讨论了 PH M S 含氢量和 黏度对产 物性质的影 响。根据计 算出的产物的链节比和聚合度, 研究了产物分子结 构对其粘温系数和表面张力的影响。结果表明: 在考察 范围内, 聚醚改 性聚硅氧烷的黏度指数和表面张力都随链节比的增加而增加; 随着 聚合度的增 加, 产 物黏度指数 增加, 表面张 力变小; 二 元回归方程很好地预测了聚醚改性硅油的 V T C 和 ST , 误差绝对值分别控制在 0 0149 和 0 0650 内。
Abstract Po ly ( methy lsilox ane) modified by polyether, w hich combines the pr opertied of po ly( methylsilo xane) and
po ly ether , w as pr epar ed from polyether and poly ( methy lsilox ane) . T he pr oduct str uctur e w as char acterized by IR spec t rum. V iscosity index , v iscosity temper ature coefficient and surface t ensio n of the product w er e tested. T he influence of viscosit y and hy dr og en content o f poly( methylsilo xane) on t he propert ies of pro duct w as discussed. Accor ding t o unit rat io and po ly merizatio n deg ree of pro ducts, the influence o f pr oduct str ucture o n v isco sity index and surface tension w as stud ied. T he results indicat ed that in the rang e of researching, viscosity index and surface tensio n of pr oduct were increasing with the increase o f unit ratio and polymer izat ion degr ee of pro ducts, v iscosity index was increasing and surface tensio n was decreasing . T he reg ressio n equations w ere effective and accur ate, and the abso lute values of st andard er ro r of visco sity temper atur e coefficient and surface tensio n were w ithin the limit o f 0. 0149 and 0. 0650 r espectiv ely.
ST 增加的原因是 引入聚醚的增加, 产物的 分子间 作用力
增加, 导致了 ST 的增加。
表 1 中含氢硅油 P HM S 的含氢量与链节比 n m 和聚合 度 n+ m 的关系是 根据 数均 相对 分子 质量 关系 lgv = 1 39 lg
M - 3 279、n
m=
1-
74 ∀ H 60 ∀ H - 162/ M
质有关 的, 当 PH M S 活 性氢 质量分 数变 大时, 硅油 中聚 醚所
占的比例增大, 一方面使产物的相对分 子质量变 大, 另 一方面
使得产物分子的极性增强, 从而增加了 分子间作 用力, 由于分
子间作用力增强而增加的黏度补 偿了随温度 升高而降 低的黏
度, 从而导致 产物的粘温性能变好。
第 38 卷第 7 期 2010 年 7 月
化工新型材料 N EW CH EM ICAL M A T ERIA L S
V ol 38 N o 7 89
聚醚 FF 2 改性硅油的合成、结构与性质研究
唐 琼1 冯 琦1 刘鹏举1 陆 源1 张 萍2 姚 成1*
( 1 南京工业大学理学院, 南京 210009; 2 连云港职业技术学院教务处, 连云港 222006)
1 3 性能测试
黏度指数( V I) 测定: 按 G B/ T 1995 1998 中规定的方 法测 定。黏温系数( V T C) 测定: 按 H G/ T 2363 1992 中 规 定的 方 法测定。表面张力( ST ) 测定: 按 G B/ T 5549 1990 中规定的方 法测定。
2 结果与讨论
表 1 含氢硅油含氢量与产物性质的关系
含氢量 /%
黏度 指数
粘温 系数
表面张力 ( 25 ! )
/ ( mN/ m)
链节比 聚合度 n m n+ m
0. 330 248. 09 0. 838
22. 10
0. 32
54
0. 361 260. 54 0. 828
22. 75
0. 36
54
0. 383 267. 78 0. 822
ST 的变化是由于 产物分子 间作 用力变 大, 导致 ST 先增
大; 但 P HM S 运 动黏度 的继 续增大 减弱 了产 物分子 的极 性,
、M
= 162+
74( n+
m) - 14n[13 14] 计算得出的。
2 3 PHMS 黏度对产物性质的影响
含 氢 量 为 0 402, 不 同 黏 度 ( 34 93 ~ 63 89mm2 / s ) 的
PH M S 与 F F 2 反 应得 到聚 醚改 性聚 硅氧 烷的 V I、V T C、ST