Polieter-modifikovana silikonska ulja kombinuju nisku površinsku napetost i otpornost na vremenske uslove organosilicijuma sa hidrofilnošću i emulgujućim svojstvima polieterskih segmenata, što ih čini širokom upotrebom u završnoj obradi tekstila, sredstvima protiv pene i pomoćnim sredstvima za premazivanje. Hidrosililacija (Dodavanje dvostruke veze Si-H i C=C) je osnovni proces za pripremu polieter silikonskih ulja, a sadržaj vodonika u bočnom-vodoniku silikonskom ulju direktno određuje gustinu cijepljenja i performanse proizvoda. 0.1% strane-različiti sadržaj vodonika sa ujednačenim sadržajem vodonika{7 Distribucija Si-H veze i umjerena sterična prepreka u molekularnom lancu. Ovim se izbjegavaju problemi lakog unakrsnog{10}}povezivanja i visokog viskoziteta koji su povezani sa visokim-vodikovim silikonskim uljima, što ih čini pogodnim za pripremu niskog-viskoziteta, velike{{13}protočnosti i umjereno hidrofilnog polietera-modificiranog silikonskog ulja u industriji istraživanja, a posljednjih godina postala je žarište u industriji.
Struktura i reaktivnost 0,1% bočnog-vodikovog silikonskog ulja
0,1% bočno-vodikovo silikonsko ulje je linearni polimer polidimetilsiloksana sa Si-H vezama vezanim za njegove bočne lance. Njegov sadržaj vodonika je stabilan na 0,09-0,11 tež%, a njegova broj-prosječna molekularna težina je tipično kontrolirana između 5000 i 8000 g/mol. U poređenju sa-vodikovim silikonskim uljima (0,5-1,2 tež%), ono ima nižu gustinu Si-H veze, bolju fleksibilnost molekularnog lanca, blažu reaktivnost i manje je sklono sporednim reakcijama (kao što su dehidrogenacija i umrežavanje).
Reakcija hidrosililacije slijedi mehanizam kataliziran platinom-. Pod katalizom hloroplatinske kiseline, Si-H veza 0,1% hidrosilikonskog ulja podliježe anti-Markovnikovom dodavanju sa C=C dvostrukom vezom alil polietera (kao što je aliloksi polioksietilen eter) da bi se formirala stabilna Si{{6} reakcija nakon reakcije:
≡Si−H+CH2=CH−CH2−O−(EO/PO)n−RH2PtCl6≡Si−CH2−CH2−CH2−O−(EO/PO)n−R
Ova reakcija ne oslobađa male molekule, proizvodi proizvode visoke-čistoće, a stabilnost Si-C veze je daleko bolja od one veze Si-O-C, pokazujući bolju otpornost na hidrolizu i temperaturne varijacije.
0,1% bočno-Kontrola procesa dodavanja vodikovog silikonskog ulja
3.1 Odabir sirovina i određivanje proporcija
Alil polieteri s molekulskom težinom od 500-2000 i sadržajem dvostruke veze većim ili jednakim 98% su poželjni da bi se izbjegla deaktivacija katalizatora uzrokovana nečistoćama peroksida. Molarni omjer sirovog materijala je kontroliran na n(C=C):n(Si-H)=1.1~1.2:1. Lagani višak polietera osigurava visoku stopu konverzije Si-H veza istovremeno sprječavajući da neizreagirani Si-H ostatak utječe na stabilnost proizvoda.
3.2 Sistem katalizatora
Glavni katalizator je hloroplatinska kiselina (H₂PtCl₆・6H₂O), u dozi od 20~40 ug/g (na bazi Pt). Preniska doza rezultira sporom brzinom reakcije, dok previsoka doza može dovesti do tamnije boje proizvoda. Mala količina 2-metil-3-butin-2-ola se dodaje kao inhibitor za suzbijanje nuspojava na visokim temperaturama i produženje vijeka trajanja katalizatora.
3.3 Temperatura i vrijeme
Temperatura reakcije je kontrolisana na 90~110 stepeni. 0,1% vodonika-modificirano silikonsko ulje pokazuje blagu aktivnost; ispod 80 stepeni, stopa konverzije je manja od 70%, a iznad 120 stepeni lako dolazi do razgradnje polietera i umrežavanja silikonskog ulja. Vrijeme reakcije je bilo 5-7 sati. Napredak reakcije je praćen infracrvenom spektroskopijom (karakteristični Si-H pik na 2166 cm⁻¹); reakcija je bila potpuna kada je nestao vršni intenzitet.
3.4 Rastvarač i naknadni tretman
Toluen ili izopropanol je korišćen kao rastvarač (20%~30% mase reaktanta) da bi se smanjio viskozitet sistema i podstakla ujednačena reakcija. Nakon reakcije, rastvarač i neizreagirani monomeri su uklonjeni vakuum destilacijom, a ostatak katalizatora je uklonjen filtracijom kako bi se dobilo prozirno i homogeno polieter-modificirano silikonsko ulje.
Performanse proizvoda i prednosti primjene
4.1 Karakteristike performansi
Polieter silikonsko ulje pripremljeno od 0,1% bočnog-vodikovog silikonskog ulja ima karakteristike niskog viskoziteta (50~200 mPa・s), visoke transparentnosti i podesive hidrofilnosti. Gustoća cijepljenja polietera je niska, međumolekularne lančane sile su slabe, proizvod nije sklon geliranju, a njegova stabilnost skladištenja može doseći više od 12 mjeseci. Površinski napon se može smanjiti na 22~25 mN/m, a također ima dobra svojstva vlaženja, širenja i emulgiranja.
4.2 Scenariji primjene
U tekstilnoj industriji, kao hidrofilni omekšivač, daje mekoću, glatkoću i antistatička svojstva tkaninama bez utjecaja na njihovu prozračnost; u polju za otpjenjivanje, koristi se kao sredstvo protiv pjene u sistemima na bazi vode-, zbog niskog viskoziteta koji ga čini lakim za raspršivanje, sa velikom brzinom otpjenjivanja i dugotrajnim-trajnim potiskivanjem pjene; u industriji premaza, kao sredstvo za izravnavanje, poboljšava vlaženje premaza i izbjegava nedostatke kao što su rupice i narandžina kora.
Zaključci i Outlook
0,1% bočno-vodikovo silikonsko ulje posjeduje nezamjenjive prednosti u pripremi polieter-modificiranih silikonskih ulja zbog svoje blage reaktivnosti i ujednačene raspodjele Si-H veze. Kontrolom omjera sirovog materijala (C=C:Si-H=1.1~1,2:1), količine hloroplatinske kiseline (20~40ug/g), temperature reakcije (90~110 stepeni) i vremena reakcije (5~7h), Si-}H veza ili jednaka stopa konverzije može postići veću stopu konverzije od 5% polieter silikonska ulja visokih{18}učinaka niskog{19}viskoziteta.
Buduća istraživanja mogu se fokusirati na kompleksne sisteme katalizatora (kao što su kompleksi platine-fosfina) kako bi se dodatno smanjila temperatura reakcije i skratilo vrijeme reakcije; istovremeno, može istražiti reakcije cijepljenja različitih polietera (kao što su blok polieteri i fluorirani polieteri) sa 0,1% strane-vodikovog silikonskog ulja kako bi se razvila multifunkcionalna polieter-modificirana silikonska ulja i proširila njihovu primjenu u visoko-novim i medicinskim energetskim poljima
