[发明专利]一种耐酸碱聚醚改性三硅氧烷表面活性剂及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于表面活性剂及其制备和应用领域，特别涉及一种耐酸碱聚醚改性三硅氧烷表面活性剂及其制备和应用。

背景技术

20世纪50年代，美国联合碳化物公司首先实现有机硅表面活性剂的工业化规模生产，之后用作聚氨酯泡沫材料的稳泡剂，由于其应用效果显著，不仅带来了聚氨酯泡沫材料成型工艺的革新，使聚氨酯工业得到了飞跃性的发展，而且刺激了有机硅表面活性剂的飞速发展。从20世纪80年代开始，有机硅表面活性剂得到全面快速发展。有机硅表面活性剂是以聚二甲基硅氧烷为其疏水主链，在其中间位置或端位链接一个或者多个有机亲水基团而构成的一类表面活性剂。有机硅表面活性剂的疏水基团比传统的碳链疏水性更强，具有优良的降低表面张力的能力，是一类高效的表面活性剂。又由于其特殊分子结构（Si-O-Si、Si-C-Si或Si-Si）具有极好的柔顺性，从而获得更好地甲基堆积，降低了分子间的相互作用力，在液体表面形成紧密的单分子膜，因而具有良好的润湿性和铺展性。另外有机硅表面活性剂还具有乳化作用大、配伍性能好，耐热性，良好的发泡、稳泡和抑泡的性能，且无毒副作用，已经广泛应用于各行各业如纺织、化妆品、皮革、印染、塑料、油漆、涂料、农业化学品、医药、汽车、机械加工众多领域。

虽然三硅氧烷表面活性剂具有突出的优点，但是也存在着易水解的缺点，而水解后会导致表面张力的升高和表面活性的降低，影响其在很多领域的应用。三硅氧烷表面活性剂是以三硅氧烷为疏水端，在其骨架中Si-O键能为452kJ/mol，热稳定性好，但是Si-O键键长较长，可部分离子化，故易与质子酸、质子碱、水或醇等发生水解而断裂，这是由分子本身决定的。在三硅氧烷表面活性剂的应用中，导致其Si-O键水解断裂的最主要因素是pH值和时间。

传统聚醚改性三硅氧烷表面活性剂的水溶液在中性（pH值为6-8）条件下，能稳定保持表面张力在较低水平；但是在酸性或碱性条件下的水溶液，三硅氧烷表面活性剂分子会较快水解而使表面张力显著提升；尤其在极端pH值条件下，三硅氧烷表面活性剂分子会迅速水解。三硅氧烷表面活性剂的耐酸碱稳定性差很大程度上限制了其应用范围，因此开发设计合成一种具有较好的耐酸碱稳定性的三硅氧烷表面活性剂，即拓宽其使用时所承受的pH值范围，具有良好的应用前景和广阔的发展空间。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐酸碱聚醚改性三硅氧烷表面活性剂及其制备和应用，本发明反应步骤简单，产量高，产品无生物毒性，无有害物质，无或低VOC排放，是一种环保、绿色、无污染的具有高表面活性的耐酸碱有机硅表面活性剂。

本发明的一种耐酸碱聚醚改性三硅氧烷表面活性剂，所述聚醚改性三硅氧烷表面活性剂的分子量为400-2000，结构通式为：

其中，R₁=烃基结构，X=NH、O，n=0-12，m=0-12，n、m为整数，R₂=H、CH₃。

所述羟基结构为1,1-亚乙基、1,1-亚丙基、2-甲基-1,1-亚丙基、1,2-亚乙基、1-甲基-1,2-亚乙基、1-乙基-1,2-亚乙基、1-丙基-1,2-亚乙基、1-异丙基-1,2-亚乙基、2-甲基-1,2-亚乙基、2-乙基-1,2-亚乙基、2-丙基-1,2-亚乙基、2-异丙基-1,2-亚乙基、1,3-亚丙基、1-甲基-1,3-亚丙基、1-乙基-1,3-亚丙基、1-丙基-1,3-亚丙基、1-异丙基-1,3-亚丙基、2-甲基-1,3-亚丙基、2-乙基-1,3-亚丙基、2-丙基-1,3-亚丙基、2-异丙基-1,3-亚丙基、1,4-亚丁基、1-甲基-1,4-亚丁基、1-乙基-1,4-亚丁基、1-丙基-1,4-亚丁基、1-异丙基-1,4-亚丁基、2-甲基-1,4-亚丁基、2-乙基-1,4-亚丁基、2-丙基-1,4-亚丁基，2-异丙基-1,4-亚丁基中的一种。

本发明的一种耐酸碱聚醚改性三硅氧烷表面活性剂的制备方法，包括：

（1）将含端羟基或伯胺基聚醚、缚酸剂、溶剂混合，在0℃条件下，滴加不饱和酰氯，反应0.5-1h，再在室温条件下反应1-8h，然后分离，洗涤，干燥，得到不饱和聚醚；其中含端羟基或伯胺基聚醚与不饱和酰氯物质的量之比为1:1.2，不饱和酰氯与缚酸剂物质的量之比为1:1，溶剂体积为反应物总体积的5～20倍；