[发明专利]开链式三硅氧烷冠醚表面活性剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于精细化学品领域，涉及一种农药助剂或水性涂料助剂领域的表面活性剂及其制备方法，尤其是一种开链式三硅氧烷冠醚表面活性剂及其制备方法。

背景技术

T形三硅氧烷表面活性剂是20世纪中期发展起来的新型农药助剂。它能显著降低水的表面张力至21mN/m，具有良好的润湿性、较强的粘附性、极佳的铺展性、较高的气孔渗透率和良好的抗雨冲刷性等优点。迈图高新材料集团的有机硅农药助剂的Silwet L-77和Silwet 408就是这类产品的杰出代表，但它们对环境pH值很敏感，pH<5或pH>9时水解很快，这使得它们的应用范围受到一定限制。

US2007088091A1（2007.4.19）和US2007184005A1(2007.8.09)分别公开了耐水解的二硅氧烷表面活性剂和耐水解的三硅氧烷表面活性剂。这两类耐水解的硅氧烷表面活性剂主要是在疏水链中硅原子上连接了较大体积的烷基（相对甲基而言），从而增加了水分子进攻硅原子的难度。其中有些表面活性剂能在pH值为5和pH值为10的环境中长达近3个月不水解。但这两类耐水解有机硅表面活性剂的合成原料之一的硅氧烷很特殊的，很难从市场上获得，不易进行产业化开发。

彭忠利等人在Journal of Surfactants and Detergents(2009年12卷和2010年13卷)以及在Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects(2009年342卷)中分别报道了耐水解的Y形双尾三硅氧烷表面活性剂，其中有些表面活性剂在pH 7.0环境中270天还基本不水解，在pH 4.0和pH 10.0环境中可稳定一周以上，在疏水低能固体石蜡表面也有良好的铺展能力。这两类硅氧烷表面活性剂的合成原料都容易从市场上获得，相对容易进行产业化开发。但是由于它们的分子中含有一个叔胺基，使得它们的水溶液呈弱碱性，这在某些具体应用上存在不方便。为了克服这一缺点，彭忠利等人不久又在Applied Organometallic Chemistry(2011年25卷)报道了含烷基三氧基的耐水解Y形双尾三硅氧烷表面活性剂。这类表面活性剂分子中不含叔胺基，其水溶液呈中性；其中有些表面活性剂在pH10.0环境中可稳定59天，在pH4.0环境中可稳定130天以上，而且在石蜡和高山榕树叶等低能固体上有良好的铺展能力。然而，这类含烷基三氧基的耐水解双尾三硅氧烷表面活性剂的合成步骤较多（4步反应），合成成本相对较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种既能保持单尾三硅氧烷表面活性剂的显著降低水溶液表面张力的能力和在低能疏水表面的超级铺展能力，又具有较高耐水解能力的开链式三硅氧烷冠醚表面活性剂。

本发明的另一个目的在于提供一种原料容易获得、合成步骤较少、合成成本较低的上述所述开链式三硅氧烷冠醚表面活性剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种由如下式（1）所示的开链式三硅氧烷冠醚表面活性剂：

式（1）中，R¹为氢或甲基；R²为1～6个碳原子的亚烃基；a为0或1；b为0或正整数。

作为本发明所述开链式三硅氧烷冠醚表面活性剂的优选实施方式，所述R¹为氢。

作为本发明所述开链式三硅氧烷冠醚表面活性剂的优选实施方式，所述R²为亚甲基。

作为本发明所述开链式三硅氧烷冠醚表面活性剂的优选实施方式，所述a为1。

作为本发明所述开链式三硅氧烷冠醚表面活性剂的优选实施方式，所述0≤b≤30。作为本发明所述开链式三硅氧烷冠醚表面活性剂的更优选实施方式，所述2≤b≤25。

另外，本发明还提供一种原料容易获得、合成步骤较少、成本较低的开链式三硅氧烷冠醚表面活性剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：