[发明专利]一种耐氧化耐强酸的有机硅化合物及其合成方法和应用

说明书

本发明公开了一种耐氧化耐强酸的有机硅化合物及其合成方法和应用，所述有机硅化合物的结构式为：～[Si(CH₃)₂‑O‑]_m[Si(CH₃)R‑O‑]_n[Si(CH₃)₂‑O‑]_o～，R为[‑CH₂]_p‑(Ph)_qSO₃X、[‑CH₂]_p‑(Ph)_qPO₃X、–(CH₂)_p‑naphthenic group‑Ph‑COOX或[‑CH₂]_p‑(CO)_q‑CH₃。本发明以含硅氢键的聚二甲基硅氧烷为接枝原料，在其侧链上接枝耐酸、耐氧化的亲水基团，使产物达到耐酸、耐氧化的目的，并具有表面活性，起到有效抑制酸雾逸散的作用。而且，本发明的有机硅化合物属于环保产品，其合成原料中未使用氟类化合物，更不含已禁用的全氟辛基磺酸类化合物，其降解产物中也不含氟元素及剧毒的全氟类表面活性剂，安全无毒。

技术领域

本发明涉及酸雾抑制技术领域，尤其涉及一种耐氧化耐强酸的有机硅化合物及其合成方法和应用。

背景技术

在电镀铬工艺、塑料电镀工艺的粗化工序、铝合金阳极氧化工艺中，常用含有铬酸根、重铬酸根、高锰酸根等强氧化性物质的酸性溶液，容易产生大量有害的酸雾逸出。这不仅造成很大的浪费，而且严重危害操作人员的健康，还使机器、设备等受到腐蚀。因而，常需加入耐强酸耐氧化的表面活性剂，使酸液的表面张力大大降低，以抑制酸雾的生成。

传统上最常使用的表面活性剂为全氟类表面活性剂，如全氟辛基磺酸及其盐类或卤代物(PFOS，即C₈F₁₇SO₃H及其盐类或卤代物)、全氟辛酸及其盐(PFOA，即C₇H₁₅COOH及其盐类)等。全氟类表面活性剂具有耐强酸、耐强氧化性、表面活性高等优良性能，用于强氧化性酸液中，能有效减少酸雾的产生，并能改善工件的润湿性，因此在过去几十年中得到了广泛应用。但是，全氟类表面活性剂具有很强的生物毒性、生物累积性和持久性。其在自然界中极难降解，会随着食物链在人类、北极熊等食物链顶层的生物体内富集到高浓度，产生肝脏毒性，影响脂肪代谢，使实验动物精子数减少、畸形精子数增加，引起机体多个脏器器官内的过氧化产物增加，造成氧化损伤，直接或间接地损害遗传物质，引发肿瘤，破坏中枢神经系统内兴奋性和抑制性氨基酸水平的平衡，使动物更容易兴奋和激怒，延迟幼龄动物的生长发育，影响记忆和条件反射弧的建立，降低血清中甲状腺激素水平等。大量研究表明，全氟类表面活性剂具有遗传毒性、雄性生殖毒性、神经毒性、发育毒性和内分泌干扰作用等多种毒性，被认为是一类具有全身多器脏毒性的环境污染物。因此，各国际组织、国家、部门、行业协会等出台了一系列公约和法律法规，禁止及限制此类物质的使用。

为替代全氟类表面活性剂，目前已开发出半全氟类表面活性剂用于上述用途，如CF₃(CF₂)₅CH₂CH₂SO₃H及其盐类，这类半全氟类表面活性剂具有全氟类物质类似的性质，还可规避法律的限制。然而，半全氟类表面活性剂排放到环境后，其碳氢链段会被逐渐氧化为羧基，剩余的全氟链段仍保持完好，即降解为碳链稍短的全氟类表面活性剂。研究表明，这类化合物对生物也具有一定的毒性，同样具有持久性及生物累积性。因此，半全氟类表面活性剂并不能解决环保问题，而只是规避了法规限制。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种耐氧化耐强酸的有机硅化合物及其合成方法和应用。本发明的有机硅化合物具有优异的耐氧化性和耐强酸性，环保、无氟，用于强氧化性酸液中，能有效减少酸雾的产生，并能改善工件的润湿性，可用于替代全氟类表面活性剂和半全氟类表面活性剂。