聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯的合成和性能研究

陳杰　張永強

【摘 要】以低含氫硅油、聚醚F-6為主要原料，利用硅氫加成反應(yīng)制備聚醚改性聚硅氧烷（PES）;之后分批加入P2O5，合成聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯。對產(chǎn)物進(jìn)行表征及性能測試，其具有良好的降低表面張力能力和較好的溶解性。

【關(guān)鍵詞】聚醚改性聚硅氧烷;磷酸酯;表面張力

中圖分類號： TQ423文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）10-0099-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.10.041

Synthesis and Properties of Polyether Modified Polysiloxane Phosphate

CHEN Jie1 ZHANG Yong-qiang2

（1.College of Materials Science and Engineering，Jilin Institute of Chemical Technology，Jilin Jilin 132022，China;

2.Ethylene Factory of Jilin Petrochemical Company，Jilin Jilin 132022，China）

【Abstract】Polyether modified polysiloxane（PES）was synthesized from low hydrogen silicone oil and polyether F-6 by hydrosilylation reaction，and then polyether modified polysiloxane phosphate was synthesized by adding P2O5 in batches. The product has good surface tension reduction ability and good solubility by characterization and performance test.

【Key words】Polyether modified polysiloxane;Phosphate;Surface tension

有機硅表面活性劑代表了一類新型、高效的農(nóng)藥助劑，應(yīng)用前景十分廣闊，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出目前所開拓的領(lǐng)域。有機硅氧烷具有超強的延展性能，能極大降低溶液的表面張力。它作為農(nóng)藥表面活性劑使用具有良好的濕潤性，超強的粘附力，良好的氣孔滲透率和抗雨沖刷性等優(yōu)良性能[1]。聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯因其含有硅氧烷鏈段，具有有機硅表面活性劑的性質(zhì)，可以極大地降低溶液的表面張力，具有超強的延展性能[2-3]。

1 實驗

1.1 主要藥品和儀器

聚醚F-6：分析純，江蘇省海安石油化工廠;低含氫硅油：工業(yè)級，開化縣弟兄硅酮材料廠;氯鉑酸：分析純，國藥集團化學(xué)試劑有限公司;二甲苯：分析純，天津市凱信化學(xué)工業(yè)有限公司;五氧化二磷：分析純，天津市永大化學(xué)試劑有限公司。

電子天平：JT201N，上海精天電子儀器制造廠;數(shù)顯恒溫油浴：HH-SA，金壇市科析儀器有限公司;傅立葉紅外光譜儀：Nicolet—6700，US;表面張力實驗裝置：DP-AW，南京市桑力電子設(shè)備廠。

1.2 實驗原理及合成步驟

按n（C=C）：n（Si—H） 摩爾比為1.3：1.0加入低含氫硅油和聚醚F-6，以二甲苯為溶劑，氯鉑酸為催化劑，在N2保護(hù)下，利用硅氫加成反應(yīng)制備聚醚改性聚硅氧烷（PES），反應(yīng)式如圖1;之后分批加入P2O5，在N2保護(hù)下合成聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯，反應(yīng)式如圖2所示。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯的紅外光譜

圖3為聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯紅外光譜，分析表明：3486cm-1是-OH峰，此峰變寬。2963cm-1是甲基伸縮振動吸收， 1348cm-1為P=O伸縮振動峰，1104cm-1為P-O-C的伸縮振動峰，此處峰寬變大，為P-O-C的伸縮振動和CH2-O-CH2-及Si-O-Si重疊的結(jié)果，即醚鍵在此附近極強的吸收，也影響到前者特征譜帶的強度;Si-H的特征振動吸收峰（2150cm-1處）基本消失，說明Si-H轉(zhuǎn)化較完全。通過紅外譜圖分析表明成功地合成了聚硅氧烷磷酸酯。

2.2 表面張力

室溫下在蒸餾水中分別加入不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯配成溶液，利用表面張力儀用最大氣泡法進(jìn)行表面張力測定，測定結(jié)果如圖4所示。隨著聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯的加入，溶液的表面張力迅速降低，之后隨著加入量的增加表面張力下降趨勢變緩;從圖4中可以看出25℃下水的表面張力為71.97mN/m，當(dāng)聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%時，溶液的表面張力從71.97mN/m降到35.57mN/m，降幅達(dá)50.58%;當(dāng)聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯加入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時，溶液的表面張力是30.98mN/m，降幅達(dá)56.95%。說明聚醚改性硅氧烷磷酸酯具有較強的降低溶液表面張力的能力。

主要是因為聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯溶于水時會定向排列在水表面，其硅氧烷主鏈上的氧原子以及側(cè)鏈磷酸根中的氧原子能與水分子形成氫鍵，促使其鋪展成單分子層，使親水性的側(cè)鏈伸入水中，疏水性的硅氧烷橫臥于極性表面，從而使溶液的界面由-Si-C所覆蓋，降低溶液的表面張力[4-5]。

2.3 溶解性

取0.2g樣品分別溶于10ml蒸餾水，丙酮，乙醇，苯，二甲苯，正己烷，三氯甲烷溶劑中，觀察溶解性。

結(jié)果如下：蒸餾水可溶，丙酮、乙醇、苯、二甲苯、正己烷、三氯甲烷 易溶。

聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯是由聚醚改性聚硅氧烷酯化得到的，聚醚改性聚硅氧烷是由性能差別很大的聚醚鏈段與聚硅氧烷鏈段，通過化學(xué)鍵聯(lián)接而成。其中親水性的聚醚鏈段及磷酸基團賦予其水溶性，親水基越多，減少疏水基團與水的排斥力的能力就越強，使其可以溶于水，同樣可溶于苯、二甲苯等常用有機溶劑。

3 結(jié)論

聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯具有良好地降低溶液表面張力的能力，當(dāng)聚醚改性聚硅氧烷磷酸酯加入蒸餾水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時，溶液的表面張力從71.97mN/m降到30.98mN/m，降幅達(dá)56.95%;同時其具有較好的溶解性，可溶于水、二甲苯等常用有機溶劑。

【參考文獻(xiàn)】

[1]丁建華，王學(xué)川，劉俊，等.聚醚改性硅氧烷表面活性劑的發(fā)展和應(yīng)用[J].中國洗滌用品工業(yè)，2007（6）：68-71.

[2]于春欣，薛占強，李學(xué)鋒，等.農(nóng)用有機硅表面活性劑在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用[J].農(nóng)藥論壇，2011（5）：21-24.

[3]許曉華，張強，張宗儉，等.氨基聚醚改性有機硅助劑的合成及性能[J].有機硅氟資訊，2007（7），23-26.

[4]黃良仙，李順琴，李婷，等.磷酸酯型聚醚改性三硅氧烷的制備及界面性能[J].印染助劑，2016，33（7）：31-35.

[5]李祥洪.三硅氧烷表面活性劑[J].有機硅材料，2004，18（1）：32-34.