改性硅油的开发与应用进展

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甲基乙氧基硅油是在硅氧烷主链中引入活性基团 的甲基硅油,具有优良的疏水性,润滑性,表面张力 低,无腐蚀性,无毒无害,同时还具有硅酸盐的某些 特性,在一定条件下结网成膜。这是近年来发展起来 的一种新型硅油。
甲基乙氧基硅油由甲基氯硅烷混合单体,甲基 三乙氧基硅烷过渡物和高沸物的混合物,在混合溶剂 中酯化、水解调聚而成。在搪瓷反应釜内,计量加入 混合溶剂、甲基氯硅烷混合单体、甲基三乙氧基硅烷 过渡物和高沸物的混合物,搅拌均匀后滴加乙醇,加 完后再滴加水,待反应完毕后,将油层抽入水洗釜水 洗至中性,抽入蒸馏釜减压蒸馏至不出液为止,冷却 至室温,包装。
阴离子型有机硅表面活性剂包括羧酸型、磺酸 型、硫酸酯型、磷酸酯型,它们可以通过带不饱和 键的相应酯与含氢硅油的硅氢加成反应得到,也可 以通过环氧基中间体转化。如用丙烯酸酯、十一烯 酸酯与含氢硅油进行硅氢加成反应制成带羧基的阴离 子型表面活性剂;有机硅磷酸酯可通过聚醚改性硅油 分子上的羟基与五氧化二磷、多聚磷酸酯的反应得
关键词:生物复合氨基酸;应用;柔软剂;增塑剂
1 理化性质
硅油为无色无味的透明液体,系指主链含有Si- O-Si 键,在硅上接有烷基、芳基或其他活性基团的 低分子量乃至高分子量的有机硅化合物,分子间有较 大距离。分子作用力比碳氢化合物强得多,表面张力 低,具有高的表面活性、优良的消泡抗泡性和良好的 成膜性。
醇、氨烷基、环氧基、羟基、高级脂肪酸、疏基、氟
烷基、甲基丙烯基等或其衍生物进行加成,生成聚合
物:利用加成反应合成含有葡萄糖或半乳糖等糖链或
亲水性官能团、甲基丙烯基等光反应活性基、聚乙二
醇链、氨基等的聚硅氧烷,均可作为表面活性剂使用。
如一种聚硅氧烷分散乳液的制备方法是:将丙烯
酸丁酯 20 份,甲基丙烯酸甲酯 76 份,甲基丙烯酸
将定量的八甲基环四硅氧烷,乳化剂、分散剂与 水在高压反应釜内混合均匀后,经胶体磨分散制成乳 液。将此乳液在聚合釜内,在催化剂作用下于65℃反 应 6~10h,达到平衡后,冷却,最后加入乳化稳定 剂。这种乳液性能稳定,适用于柔软剂、防水剂、弹 性体整理剂。 2.10 低含氢硅油的制备
将低含氢硅油、三单体、依次加入装有搅拌器、冷 凝器、温度计的反应釜中,搅拌,升温至一定温度后, 加催化剂,继续搅拌反应至反应液由浊变澄清。
到。有机硅磺酸盐可用环氧改性硅油与亚硫酸氢钠 反应得到;用此方法合成的阴离子型表面活性剂与十 二烷基硫酸钠相比,表面张力大大降低。与非硅类 两性离子型表面活性剂两性离子型有机硅表面活性剂 也有甜菜碱型、氨基酸型、咪唑啉型等。两性离子 型有机硅表面活性剂的主要特点是更加温和、更易 配伍。
3 实用配方
2- 羟乙酯 2 份,丙烯酸 30 份,乳化剂 1.0 份和 H O 2
3 0 份混合滴入含水和过硫酸钾的反应系统内,于
80
~95℃反应。冷却至
2 5 ℃,用
NH 3

pH
值为
7,
制成聚合物颗粒。
例如,利用加成反应合成含有葡萄糖或半乳糖等
糖链或亲水性官能团、甲基丙烯基等光反应活性基,
聚乙二醇链、铵基等的聚硅氧烷,均可作为表面活性
甲基氯硅烷混合单体作为原料,由于其组分较复 杂,对产品质量影响很大,当其中三甲基一氯硅烷含 量较高时,制得的产品难以满足用户要求,因此,需 要加入较多的甲基三乙氧基硅烷过渡物和高沸物的混 合物进行调聚,方可符合质量指标。但是加入过多的 甲基三乙氧基硅烷过渡物和高沸物时,产品质量稳定 性差,不易长期储存。分子链中的最佳配比为:三甲 基∶二甲基∶甲基为 0.1∶1∶1,反应时间应控制在 2~3 h 为宜。该反应过程中用低沸点的溶剂,反应 较容易进行,脱除也容易,但操作危险性大,毒性大, 回收不便;若用高沸点溶剂,反应也较容易,毒性小, 操作容易安全,但脱除困难。选择混合溶剂,并要求 其共沸点在420℃以下即可。
自乳型消泡剂能按照聚醚改性硅油的结构配制成 不同的对水亲和性的系列化品种,可适应不同使用 环境的发泡体系,如聚酯纤维喷射染色、纤维加工 用各种油剂的内添加消泡剂、润滑油、不冻液的内 添加剂等。

柠檬酸 适量 非离子表面活性剂 20% JFC 0.1% 硅微乳 少量 使用有机硅光泽整理剂,其新型聚醚改性硅油 用量为 4%,50℃,15min,浴比 1∶10,于 150℃进 行热拉。
法,是逐步缩合反应增链的例子。
2.4 羟基封端的苯梯形聚硅氧烷
使用苯基三氯硅氧烷与甲基三氯硅烷和水分解制
成低聚物,在溶液中并在NaOH作用下经高温加热缩合
能制得耐热性优异的梯型硅氧烷聚合物。如使用
phSiCl 0.25mol 与 CH -CHSiCl 0.25mol 在 HCl



存在下进行水解,控制水解温度为20%。水解完成后
再将硅烷偶联剂,聚醚等依次加入反应釜中,在 一定的温度下反应至反应物透明,降温至一定温度后, 加入含氨基化合物,反应 4~5h。
亲水性氨基硅油有其独特的创新之处,不仅生产 工艺不同,而且在硅氧键长链结构的侧链上,接枝了 聚醚、氨基化合物和含其他基团的硅烷偶联剂,因而 优于国产亲水性氨基硅油。
非离子型有机硅表面活性剂的另—重要用途是作 为硅油乳化剂。用1%的聚醚改性硅油便可做成稳定 的硅油乳液。
收稿日期:2012- 4- 13
定性优于二甲基硅油。 环状挥发性硅油对小白鼠、家鼠、猴和人体皮
肤无不良反应, 硅油无毒、无刺激性,对人体无 过敏性和刺痛性,是为人体保护用品中安全的添加剂。
2 工艺开发
2.1 硅油 在链终止剂(如六甲基二硅氧烷)存在(或不存在)
下,使用酸性或碱性催化剂,由高纯度三、四、五聚 体等的环状二甲基硅氧烷可制成聚二甲基硅氧烷。
该产品是利用逆水解反应合成,因此,活性 高,生产成本低,可替代传统的活性硅油,具有显著 的经济效益。 2.8 苯基硅油
在三口瓶中加入黏度为 7.8 mPa·s 的硅油 100
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分(质量分,下同)及 85%的磷酸 11 分,搅拌下升 温,170 ℃时开始有水蒸出,快速搅拌,温度保持 在 1 8 0 ℃,2 h 后停止反应。经中和滴定分析,该 有机硅磷酸酯中磷酸的质量分数约为 8%。
先将 100 份 DMC、18 份重结晶干燥的二苯基硅 二醇及 25 份黏度为 6.9 mPa·s 的硅油,适量分析 纯氢氧化钾颗粒加入反应器中,搅拌升温至90℃,减 压脱水约 1 h,再加入少量 KOH,常压下升温至 160 ℃,进行聚合反应。平衡反应 4h 后,加入适量的有机 硅磷酸酯中和至中性,然后继续升温至 200℃,真空 下脱除低分子后,即得低黏度低苯基含量的硅油。 2.9 羟基硅油乳液
4 应用拓展
纺织上应用的消泡剂主要是硅油乳液,由硅 油、改性硅油、不同分子量的硅油与二氧化硅等添 加剂制成。组分中含有乳化剂,使硅油乳化或分散 在水中,形成 O / w 乳液。由于不溶于水和相当难 于乳化及具有比纺织工业中常用的表面活性剂更低的
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表面张力和极低的表面黏度,而成为一类很有应用 前景的消泡剂。
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改性硅油的开发与应用进展
汪多仁
(中国石油吉林石化公司 吉林 132101)
摘 要 :介绍了改性硅油的性能,生产的主要技术路线与最佳的操作条件及有关进展情况。对现工业化运 行的主要改性硅油生产工艺的技术特点进行了具体的分析和总结,阐述了国内外研究开发的现状与 发展趋势。并探讨了扩大应用范围等的前景与市场需求。
剂使用。
2.6 聚醚改性硅油
聚醚改性硅油的分子量一般为 500~5,000,制
法是,首先制取低分子量的聚醚。向装有搅拌器、
回流冷凝器、滴液漏斗和温度计的反应瓶内投入 19.6g 含氢硅油(含氢量为 1.40%,分子量 850), 73mL 甲苯和定量催化剂,98.2g 聚醚(酸值 0.75), 水 0.1l%,浊点大于 100℃,通入氮气进行保护,于 回流温度下反应和缓慢加入,继续反应 2h 后减压蒸 馏脱出溶剂,冷却、过滤得成品。使用烯丙基聚氧乙 烯醚为原料,转化率为98%。 2.7 甲基乙氧基硅油
硅油系列品种繁多,如甲基硅油、甲基苯基硅 油等,其所用原料不同,但制法大体相同。 2.2 甲基羟基硅油系列
用二甲基二氯硅烷水解法直接合成羟基硅油。 缩合制备新工艺使二甲基二氯硅烷与水在强化反应器 内,在定量的HCl 接受剂存在下,控制 pH值为7~8, 反应温度 0~20℃。水解反应完成后,将产物用液体 载体及时移出反应区,进行后处理,经分层、干燥、包 装得成品。使用 PHSiCl3 0.25 和 CH2CHSiCl30.25 在 HCl 存在下进行水解,控制温度为 20℃,水解反应完 成后用载体将产物移出,进行相分离得产品。 2.3 高纯硅氧烷
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来自百度文库
将八甲基环四硅氧烷 100 份,六甲基二硅氧烷
10
份与
H SO 5 24
份在
30~50℃下搅拌反应
5h,与


水在 40℃反应 2h,分离出下层,上层用水洗,再用无
水 Na2S04 脱水得浅色硅油。 以硅醇基、羟基、苯酚基为端基的齐聚物与
氯、胺或酰胺为端基的聚二甲基硅氧烷的缩合合成
(1)用于涤丙纶混纺织物的仿毛整理配方为: 新型聚醚改性硅油 2g / L 渗透剂 1g / L (2)用于仿真丝整理剂配方为: 新型聚醚改性硅油 2g / L STU-1 1.5g / L MgCl 5g / L
普通硅油是聚合度较低的二甲基硅氧烷,为各 种分子量的混合物。
硅油无毒、无刺激性,对人体无过敏性和刺痛 性。
硅油在宽的温度范围内黏度变化小,耐热性、 耐酸性优良,化学性质稳定,沸点高,凝固点低,作 为液体存在的温度范围广。硅油的电性能佳,特别在 各种频率范围内时率因素小,其表面张力小,抗剪切 性能优良。
例如,使八甲基环四硅氧烷、六甲基二硅氧烷 与 5 份硫酸在 40℃下反应 5h,在 40℃下搅拌加入 3 份水后继续反应 2h,分离,分出下层,上层用水洗, 用无水 Na SO 脱水后得浅色硅油。含量≤ 0.2 μ g/
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g。含羟基为 50 μ g/g,不脱水的硅油相对值为 0.3 μ g/g 和 550 μ g/g。
用MIBK为载体将产物移出反应区,进行相分离,可制
成羟基封端的苯梯形聚硅氧烷。
2.5 改性聚硅氧烷
用铂作催化剂(氯化铂、铂-二乙烯基四甲基二硅
氧烷络合物等),使各种碳碳不饱和化合物加成到含
Si-H基的聚羟甲基硅氧烷中,就可以得到各种各样在
主链和侧链上具有反应活性的聚硅氧烷。通过这一方
法,可直接利用α - 甲基苯乙烯、α - 烯烃、聚醚、甲
硅油具有憎水性,不溶于水。硅油与其他物质 有良好的隔离性、润滑性,在不影响透气的情况下,具 有阻隔潮湿的性能。
硅油分子是一种每圈由6个硅氧烷链组成的易挠 曲的螺旋状结构,分子间距离比较大,因而分子间作 用力小,固化点低而耐寒性好。
由于 Si- O键键能较大,聚硅氧烷的热稳定性 好,且分子内不存在双键,对氧和热都很稳定,其自 然环境下的使用寿命可达几十年。其中二甲基硅油从 200℃开始才被氧化。在 250 ℃以上高温时硅氧链 断裂,生成低分子环体。甲基苯基硅油的耐氧化稳

JFC 0.5g / L 室温浸轧、烘干,100℃,5min;170℃,45s。 (3)用于亚麻防皱整理,使用新型聚醚改性硅油、 F3-F4 有机硅整理剂,也可按6:5的比例选择羟基硅 乳与含氢硅乳复合液。 (4)人造棉的抗皱整理复配柔软剂配方为: 新型聚醚改性硅油 0.3% SDP 0. 7% MgCl 12%
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