Dầu silicon hòa tan trong nước-polyether là một loại hợp chất silicon hữu cơ đã được biến đổi về mặt hóa học để làm cho nó-hòa tan trong nước. Nguyên liệu thô chính của nó bao gồm dầu silicon gốc, chất biến tính polyether, chất xúc tác và các nguyên liệu thô phụ trợ khác. Sau đây là phân loại chi tiết và chức năng của các nguyên liệu chính:
1. Chất lỏng silicon cơ bản
Chất lỏng silicon cơ bản là cấu trúc cốt lõi của polyether trước khi sửa đổi. Cấu trúc của nó quyết định các tính chất vật lý của sản phẩm cuối cùng, chẳng hạn như khả năng chịu nhiệt độ và độ bôi trơn. Các loại phổ biến bao gồm:
Chất lỏng silicon dimethyl (PDMS): Chất lỏng silicon gốc được sử dụng phổ biến nhất, được kết thúc bởi các nhóm hydroxyl hoặc hydro để tạo ra các vị trí phản ứng.
Chất lỏng silicon hydro hóa (PMHS): Chứa liên kết Si{0}}H và có thể trải qua phản ứng hydrosilylation với các nhóm allyl của polyether, khiến nó trở thành con đường biến đổi chủ đạo.
Chất lỏng silicon amin: Phản ứng xảy ra thông qua các nhóm amino với nhóm epoxy của polyether, nhưng ít được sử dụng hơn.
2. Bộ điều chỉnh Polyether
Các phân đoạn polyether là chìa khóa để mang lại khả năng hòa tan trong nước cho dầu silicon. Hai loại sau đây thường được sử dụng:
Allyl polyetes (chẳng hạn như allyl polyoxyethylene ether, APEG): Chúng được ghép vào khung dầu silicon thông qua phản ứng hydrosilylation. Chuỗi polyoxyethylene (EO) càng dài thì khả năng hòa tan trong nước càng lớn.
Epoxy polyethers (chẳng hạn như polyethylene glycol monoglycidyl ether): Chúng phản ứng với dầu silicon có chứa các nhóm hydro hoạt động (chẳng hạn như nhóm amino và hydroxyl) để tạo thành liên kết ether.
Polyete đặc biệt: Sự ra đời của các phân đoạn polyoxypropylene (PO) có thể điều chỉnh sự cân bằng ưa nước-lipophilic (HLB) và tăng cường khả năng tương thích với các dung môi hữu cơ.
3. Chất xúc tác
Hiệu suất phản ứng phụ thuộc vào việc lựa chọn chất xúc tác:
Chất xúc tác hydrosilylation: Axit chloroplatinic (chất xúc tác Speier) hoặc chất xúc tác Karstedt (phức hợp bạch kim-vinylsiloxane). Liều lượng nên được kiểm soát để tránh phản ứng phụ.
Chất xúc tác trung hòa: Natri cacbonat hoặc natri axetat. Chúng được sử dụng để điều chỉnh độ pH của hệ thống phản ứng và ngăn chặn sự suy thoái của chuỗi polyether.
4. Dung môi và phụ gia
Dung môi: Rượu isopropyl, toluene, v.v. được sử dụng để pha loãng hệ thống phản ứng và nâng cao hiệu suất chuyển khối (cần được loại bỏ sau).
Chất kết thúc: Hexamethyldisiloxane (MM) được sử dụng để kiểm soát trọng lượng phân tử của dầu silicon.
Chất ổn định: BHT (chất chống oxy hóa) ngăn chặn quá trình oxy hóa-ở nhiệt độ cao của chuỗi polyether.
5. Nguyên liệu thô chức năng khác
Axit/bazơ hữu cơ, chẳng hạn như axit axetic băng và triethylamine, được sử dụng để điều chỉnh độ pH của hệ thống phản ứng.
Các monome ion, chẳng hạn như polyete biến tính sulfonate{0}}, có thể tăng cường hơn nữa khả năng hòa tan trong nước và đặc tính chống tĩnh điện.
Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn nguyên liệu thô
Độ hòa tan trong nước: Hàm lượng EO càng cao thì khả năng hòa tan trong nước càng lớn; sự ra đời của PO có thể làm giảm điểm đám mây.
Khả năng phản ứng: Tỷ lệ Si-H (hàm lượng hydro) của dầu silicon hydro hóa ảnh hưởng đến tốc độ ghép.
Yêu cầu về môi trường: Các hệ thống-không có dung môi hoặc nguyên liệu thô-VOC thấp đang ngày càng trở nên phổ biến.
Bản tóm tắt
Hiệu suất của chất lỏng silicon polyether hòa tan trong nước phụ thuộc rất nhiều vào sự kết hợp nguyên liệu thô. Bằng cách điều chỉnh loại polyether (tỷ lệ EO/PO), trọng lượng phân tử chất lỏng silicon và hệ thống xúc tác, chất lỏng silicon đặc biệt tùy chỉnh có thể được phát triển cho các ứng dụng trong dệt may, hóa chất gia dụng, chất phủ và các lĩnh vực khác. Nghiên cứu và phát triển trong tương lai sẽ tập trung vào các quy trình tổng hợp xanh (chẳng hạn như xúc tác enzyme) và ứng dụng polyete-dựa trên sinh học.
