資源描述：
《新型三硅氧烷表面活性劑的合成與性能研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、O㈣新型三硅氧烷表面活性劑的合成與性能研究1．1前言第一章緒論20世紀50年代，美國聯(lián)合碳化物公司首先實現(xiàn)有機硅表面活性劑的工業(yè)化規(guī)模生產，之后用作聚氨酯泡沫材料的穩(wěn)泡劑，由于其應用效果顯著，不僅帶來了聚氨酯泡沫材料成型工藝的革新，使聚氨酯工業(yè)得到了飛躍性的發(fā)展，而且刺激了有機硅表面活性劑的飛速發(fā)展。從20世紀80年代開始，有機硅表面活性劑得到全面快速發(fā)展。有機硅表面活性劑是以聚二甲基硅氧烷為其疏水主鏈，在其中間位置或端位連接一個或者多個有機親水基團而構成的一類表面活性劑。有機硅表面活性劑的疏水基團比傳統(tǒng)的碳鏈疏水性更強，具有優(yōu)良的降低表面張力的能力，是一類高效的表面活性劑。又由于其特殊分
2、子結構(Si．O．Si、Si．C．Si或Si．Si)具有極好的柔順性，從而獲得更好地甲基堆積，降低了分子間的相互作用力，在液體表面形成緊密的單分子膜，因而具有良好的潤濕性和鋪展性llJ。另外有機硅表面活性劑還具有乳化作用大、配伍性能好，耐熱性，良好的發(fā)泡、穩(wěn)泡和抑泡的性能，且無毒副作用，已經廣泛應用于各行各業(yè)如紡織、化妝品、皮革、印染、塑料、油漆、涂料、農業(yè)化學品、醫(yī)藥、汽車、機械加工眾多領域。三硅氧烷表面活性劑是以l，1，l，3，5，5，5．七甲基三硅氧基為憎水基團，以親水性鏈段為親水基團的一類新型有機硅表面活性劑。三硅氧烷表面活性劑以“傘形”結構分布在界面，主要是以多個甲基排列在界面上
3、，可使水的表面張力降至20mN／m左右，是一種支鏈化的高效表面活性劑。三硅氧烷表面活性劑不僅能降低油水界面的界面張力，同時還能在低能憎水表面潤濕擴展，這一能力稱為“超級潤濕性”或“超級鋪展性”f1]。三硅氧烷表面活性劑的優(yōu)異性能引起國內外科研工作者的極大興趣并對此進行了深入的研究。1985年，孟山都新西蘭公司首先將三硅氧烷表面活性劑SilwetL．77推入市場，并被迅速推廣用作農藥助劑【2】。三硅氧烷表面活性劑的優(yōu)異性能可以廣泛應用于潤濕劑、泡沫穩(wěn)定劑、潤滑劑、乳化劑、涂料、農業(yè)及日化等領域pJ。雖然三硅氧烷表面活性劑具有突出的優(yōu)點，但是也存在著易水解的缺點，而水解后會導致表面張力的升高和
4、表面活性的降低，影響其在很多領域的應用。這是由分子本身決定的，三硅氧烷表面活性劑是以三硅氧烷為疏水端，在其骨架中Si—O鍵能為452kJ／mol，熱穩(wěn)定性好，但是Si—O鍵較長，可部分離子化，故易與質子酸、堿、水或醇等發(fā)生反應而斷裂12J。在三硅氧烷表面活性劑的應用中，導致其Si．O鍵水解斷裂的最主要因素是pH值和時間。傳統(tǒng)聚醚改性三硅氧烷表面活性劑的水溶液在中性(pH值為6—8)條件下，能穩(wěn)定保持表面張力在較低新型三硅氧烷表面活性劑的合成與性能研究水平；但是在酸性或堿性條件下的水溶液，三硅氧烷表面活性劑分子會較快水解而使表面張力顯著上升；尤其在極端pH值條件下，三硅氧烷表面活性劑分子會迅
5、速水解¨j。三硅氧烷表面活性劑的耐水解穩(wěn)定性與其水解速率有關，而水解速率與表面活性劑分子中Si．0鍵與水分子的接觸程度有關。在Si．0鍵的鄰位引入疏水的取代基如甲基、乙基、異丙基、叔丁基等基團【4)】，減少Si。O鍵與水分子的接觸，以降低表面活性劑的水解速率，從而增強其耐水解穩(wěn)定性。同時在親水鏈中引入酯基或者酰胺基，不僅能起到連接聚醚鏈段和含特殊取代基的雙鍵鏈段的作用，而且還可以利用其質子化作用結合一部分質子酸或堿，降低質子酸或堿對Si．O鍵的進攻，從而提高其在更寬pH值范圍內的穩(wěn)定性。三硅氧烷表面活性劑的耐酸堿穩(wěn)定性較差很大程度上限制了其應用范圍，因此設計和合成一種具有較好的耐酸堿穩(wěn)定性
6、的三硅氧烷表面活性劑，具有良好的應用前景和廣闊的發(fā)展空間。1．2三硅氧烷表面活性劑的結構和性質討論硅氧烷表面活性劑的結構時通常采用的是MDTQ標記法【3l，其含義如表表1-1硅氧烷結構單元的MDTQ標記法SymbolsBlockUnitsNotationMDTQM’D’RMe3Si02·-Amethylend·-capunit·-Me2SiO·-Thebasicdimethylunit··MeSi03a-．Athree-·waybranchunit··Si02--Afour-waybranchunitMe2(R)SiOI／2·-Asubstitutedtrifunctionalend··c
7、apunit·-Me(R)SiO·-AsubstituteddifunctionalunitHorsomenonmethylorganicgroups三硅氧烷表面活性劑通常是指MD’M和MDM’的有機硅表面活性劑，其結構通式【6】分列如圖1．1所示：C．H3CH3qH3H3C—SIi—O—SIi—CH3CH3RCH3MD。M型C。H3CH3HsC-Si-O—-Si——O—-Si—·RICH3MDM’型圖1．1MD’M型和
