[发明专利]一种基于MQ树脂的有机硅表面活性剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于MQ树脂的有机硅表面活性剂及其制备方法，其中，该表面活性剂具有核壳结构，即SiO₂（Q部分）核和含有疏水和亲水官能团的壳层（M部分）。该制备方法包括如下步骤：1）合成含氢MQ树脂；2）硅氢加成：将含双键的疏水和/或亲水化合物接枝到MQ树脂表面。与传统的以线型聚二甲基硅氧烷为基础的有机硅表面活性剂相比，该类表面活性剂具有优异的抗水性。而且其特殊的核壳结构，使其结合了分子表面活性剂与固体颗粒稳定剂的优势，乳化效果更好，乳液长期稳定性更高。通过控制表面疏水和亲水化合物的接枝量，可以系统调控该表面活性剂的双亲性。这些新型表面活性剂可用于各种油水乳液的稳定及作为聚氨酯泡沫塑料的匀泡剂。

技术领域

本发明属于有机硅树脂领域或有机硅表面活性剂领域，具体涉及一种基于MQ树脂的有机硅表面活性剂及其制备法。

背景技术

有机硅表面活性剂在上世纪50年代作为聚氨酯泡沫稳定剂而被工业界所接纳，并进入市场，随后它们的结构设计越来越多样化，应用范围也不断扩大，成为关系国计民生的重要化学品。

目前市售有机硅表面活性剂是指这样一类物质，即在疏水的聚二甲基硅氧烷主链中引入一个或多个极性基团，使其具有一定的亲水性。常用的极性基团分非离子型、阴离子型、阳离子型以及两性离子型。非离子型代表有聚氧乙烯、聚氧乙烯与聚氧丙烯共聚物、糖类等，磺酸（盐）基团、季铵盐基团和甜菜碱则分别是阴离子、阳离子和两性离子的典型代表。与传统表面活性剂相比，有机硅表面活性剂更高效，在非水溶液体系中的表面活性使它们能够用于聚氨酯泡沫生产、原油破乳及燃料消泡等领域。这类化合物能有效降低系统的表面张力，所以他们可应用于表面润湿和表面扩展等方面。而部分结构的有机硅表面活性剂还可以用作乳液的稳定剂，也可以赋予纺织品、毛发和皮肤等表面特殊的干润滑性，因而在织物整理和日用化工领域也有广泛的应用。

有机硅表面活性剂中最重要的是非离子型聚醚改性聚甲基硅氧烷，其结构通常具有如下通式：

它们的两亲性既可以通过改变j/k的比，还可以通过改变聚醚结构中亲水的亚乙氧基与亚丙氧基，即x/y的比来控制。

具有这种线性结构的有机硅表面活性剂为研究人员所熟知，并且广泛用于相关领域。例如专利CN102015838A公开了一种可以用于聚氨酯泡沫领域的有机硅表面活性剂，其主链为线性的聚二甲基硅氧烷，侧链为聚醚。专利CN103182271A公开了一种有机硅表面活性剂的制备方法，即通过硅氢加成反应，在线性的聚二甲基硅氧烷主链上接枝了亲水性的聚醚链，使该聚合物具有表面活性，可以用于水包油（O/W）型硅油乳液体系。这种类似的合成线性有机硅表面活性剂的文献还有很多，此处不一一列举。线性的有机硅表面活性剂虽已被广泛应用，但其最大的问题在于耐水性差，尤其是在酸性及碱性体系中，主链很容易发生解聚，丧失表面活性。同时，分子型表面活性剂稳定乳液的时效性本身就差，制备的乳液长期稳定性差，此外线性长链结构在一些高剪切体系中也容易断裂，大大限制其应用。因而研究人员在考虑如何将超支化，甚至三维网状结构引入有机硅表面活性剂分子结构中。例如有学者合成了一种具有多面体结构的笼状聚倍半硅氧烷，然后在笼子的每个角上引入了疏水的长链烷烃和亲水的聚醚分子，使其具有优良的表面活性（参见文献PolymerJournal, 2013, 45, 247-254）。然而这种方法在工业界看来过于复杂，成本过高，难以被广泛应用。