不同结构聚醚改性硅油的制备与消泡性能研究

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本文基于聚醚改性硅油中疏水性的聚硅氧烷链段不变,用不同亲水性结构接枝改性聚硅氧烷链段的分子设计原理,合成了三种结构不同的聚醚改性硅油。对合成的聚醚改性硅油,用IR、1H-NMR等仪器对其结构进行了分析验证,并作为主单体制成乳液,研究了其消泡性能。主要研究内容如下:(1)0.18%含氢硅油的制备:在浓硫酸催化作用下采用全侧链高含氢硅油调聚法,制得含氢量为0.18%的低含氢硅油。(2)双聚醚共改性硅油的制备:将烯丙醇聚醚和烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚与0.18%含氢硅油反应,在氯铂酸催化剂作用下,分别用异丙醇和甲苯作溶剂,合成了双聚醚共改性硅油,测定了其水溶液表面张力,对反应时间、温度和催化剂用量做了单因素实验。通过红外、核磁分析,实验室制备条件为:异丙醇作溶剂,反应时间7h,温度95℃,催化剂用量20μg·g-1,Si-H转化率93.6%;甲苯作溶剂,反应时间6h,温度105℃,催化剂用量20μg·g-1条件,Si-H转化率94.5%。烯丙醇聚醚与烯丙基甲基聚醚的摩尔比为4:1时,改性硅油水溶液表面张力为28.6mN·m-1,浊点为24℃。综合考虑,选用异丙醇作溶剂简便,安全。(3)聚醚酯改性硅油的制备:将烯丙醇聚醚与十四酸进行酯化,再以0.18%含氢硅油和自制十四酸烯丙基聚醚酯为原料,氯铂酸(H2PtCl6·H2O)的异丙醇溶液为催化剂,采用硅氢加成法合成了聚醚酯改性硅油。实验室制备条件:在85℃、6h、n(C=C):n(Si-H)=1.3:1时,Si-H转化率为87.6%;聚醚酯改性硅油水溶液在浓度0.3g·L-1时表面张力为28.6mN·m-1。(4)甲基丙烯酸甲酯与烯丙醇聚醚共改性硅油的制备:以氯铂酸为催化剂,将甲基丙烯酸甲酯、烯丙醇聚醚通过加成反应接枝到聚硅氧烷结构上,合成了甲基丙烯酸甲酯与烯丙醇聚醚共改性硅油。实验室制备条件:在反应温度80℃,时间9h,催化剂用量30μg·g-1,n(Si-H):n(C=C)=1:1.1时,转化率为92.7%。(5)消泡剂的制备:将质量比为1:10的疏水白炭黑和自制聚醚改性硅油加入到250mL圆底烧瓶中,搅拌油浴升温至140℃~150℃,恒温反应4h,然后降至85℃,加入乳化剂Span80、Tween80,增稠剂单硬脂酸甘油酯,质量比为2.5:1.2:1。室温下用剪切分散乳化机以10000r/min的转速搅拌约2min,高速搅拌时滴加一定量的水,得到活性成分质量分数为20%的白色有机硅乳液消泡剂产品。(6)消泡性能比较:按照GB/T26527-2011《有机硅消泡剂》配制起泡液,测定消泡性能,用循环鼓泡仪测定起泡力和抑泡性能。聚醚消泡剂GPE消泡时间10s,加入消泡剂1min后再持续鼓泡6min时的泡沫高度为800mL;有机硅消泡剂X-100F消泡时间6s,泡沫高度为450mL;自制双聚醚共改性硅油消泡剂消泡时间4s,泡沫高度为300mL;自制聚醚酯改性硅油消泡剂消泡时间5s,泡沫高度为300mL;自制甲基丙烯酸甲酯与烯丙醇聚醚共改性硅油消泡剂消泡时间6s,泡沫高度为500mL。自制双聚醚共改性硅油消泡剂,消泡性能较好,可以进一步研究应用。
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