有机硅表面活性剂的应用及研究现状
背景及概述[1]
近年来有机硅产品逐渐成为了人们的研究热点,主要是由于其分子结构不同于一般的烃类表面活性剂,具有无机物特性和有机物功能于一身。一方面,有机硅具有较稳定的性能,如耐热性、低温适应性、抗静电性、憎水性及生物化学惰性等,可以广泛应用在医疗器械的生产中。另一方面,由于有机硅还具有低表面性能、低毒以及抗菌性能,能够应用在织物整理以及农药上。因此,有机硅表面活性剂拥有广泛的应用前景和巨大的发展潜力,前景是美好的。
该表面活性材料的疏水基团是由烷基硅氧烷主链所组成,其疏水性能比传统的碳链烃类表面活性剂更强,同等浓度的溶液中表现出更低的表面张力,而且较高的疏水基团 Si-O 的键能(105kcal/mol)使之更加稳定,是一类高效的表面活性剂。现在市场上的表面活性剂应用在纺织物品上是溶出型的、易洗脱、易在人体表面逐渐富集,长久使用容易产生病变。如果用甲氧基类硅烷代替普通硅烷类的烷基可使其性能发生巨大变化。首先,甲氧基硅烷具有硅烷偶合性,当用水稀释时,由于甲氧基的水解会形成硅醇和甲醇。水解后的有机硅化合物可以通过共价键与纤维结合,就是硅醇中的羟基与纤维表面通过脱水缩合反应,与之密切结合,彼此形成牢固膜;其次,有机硅表面活性剂的毒性、刺激性大大降低。
如 Dow Corning 公司的 DC-5700 的多项毒性试验表明,其安全性相当高,处理在纺织品上不会通过皮肤吸收到体内,半致死量 LD50=12.27 g/kg±0.116 g/kg 体重。由于我们周围的环境问题不断出现,因此寻求具有高效、绿色的表面活性剂新品种将会是有机硅表面活性剂发展的主导方向,而从其分子结构出发,合成高效和易生物降解的新型有机硅表面活性剂表面活性剂更具有重要的理论和实际意义。
制备[1]
有机硅表面活性剂按照在水中电离情况可以分为阳离子、阴离原装德国进口固化剂N75子、非离子和两性型四大类表面活性剂。
1.阴离子有机硅表面活性剂的合成
阴离子型有机硅表面活性剂包括磺酸型、羧酸型、琥珀酸酯型和磷酸酯型等,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。磷酸酯有机硅表面活性剂最为常见,产品由硅氧烷基醇进行磷酸化反应,再根据需要进行中和、精制而成。黄良仙等采用铂作催化剂,通过氢硅油和端烯基聚醚经硅氢化加成反应制得聚醚改性硅油中间体,而后与五氧化二磷进行酯化反应,得到了磷酸酯型有机硅表面活性剂;王学川等以醇胺硅油和马来酸酐为起始原料,以对甲苯磺酸为催化剂,通过开环反应合成了一种新型有机硅琥珀酸酯表....
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