Το πολυαιθέρα υδατοδιαλυτό έλαιο σιλικόνης-είναι ένας τύπος οργανικής ένωσης πυριτίου που έχει τροποποιηθεί χημικά για να το κάνει-διαλυτό στο νερό. Οι βασικές πρώτες ύλες του περιλαμβάνουν λάδι σιλικόνης βάσης, τροποποιητή πολυαιθέρα, καταλύτη και άλλες βοηθητικές πρώτες ύλες. Ακολουθεί αναλυτική ταξινόμηση και λειτουργία των κύριων πρώτων υλών:
1. Βασικό υγρό σιλικόνης
Το βασικό υγρό σιλικόνης είναι η δομή του πυρήνα του πολυαιθέρα πριν από την τροποποίηση. Η δομή του καθορίζει τις φυσικές ιδιότητες του τελικού προϊόντος, όπως η αντοχή στη θερμοκρασία και η λιπαντικότητα. Οι συνήθεις τύποι περιλαμβάνουν:
Ρευστό διμεθυλοσιλικόνης (PDMS): Το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο βασικό ρευστό σιλικόνης, που τερματίζεται από ομάδες υδροξυλίου ή υδρογόνου για να παρέχει αντιδραστικές θέσεις.
Υδρογονωμένο υγρό σιλικόνης (PMHS): Περιέχει δεσμούς Si-H και μπορεί να υποβληθεί σε αντίδραση υδροσιλυλίωσης με τις αλλυλ ομάδες του πολυαιθέρα, καθιστώντας τον την κύρια οδό τροποποίησης.
Ρευστό αμινοσιλικόνης: Η αντίδραση λαμβάνει χώρα μέσω αμινομάδων με τις εποξειδικές ομάδες του πολυαιθέρα, αλλά χρησιμοποιείται λιγότερο συχνά.
2. Τροποποιητές πολυαιθέρα
Τα τμήματα πολυαιθέρα είναι το κλειδί για την παροχή υδατοδιαλυτότητας στα έλαια σιλικόνης. Οι παρακάτω δύο τύποι χρησιμοποιούνται συνήθως:
Αλλυλ πολυαιθέρες (όπως αλλυλ πολυοξυαιθυλενο αιθέρας, APEG): Αυτοί εμβολιάζονται στη ραχοκοκαλιά του λαδιού σιλικόνης μέσω μιας αντίδρασης υδροσιλυλίωσης. Όσο μεγαλύτερη είναι η αλυσίδα πολυοξυαιθυλενίου (EO), τόσο μεγαλύτερη είναι η διαλυτότητα στο νερό.
Εποξειδικοί πολυαιθέρες (όπως μονογλυκιδυλαιθέρας πολυαιθυλενογλυκόλης): Αυτοί αντιδρούν με έλαια σιλικόνης που περιέχουν ενεργές ομάδες υδρογόνου (όπως αμινο και υδροξυλομάδες) για να σχηματίσουν αιθερικούς δεσμούς.
Εξειδικευμένοι πολυαιθέρες: Η εισαγωγή τμημάτων πολυοξυπροπυλενίου (PO) μπορεί να προσαρμόσει την υδρόφιλη-λιπόφιλη ισορροπία (HLB) και να βελτιώσει τη συμβατότητα με οργανικούς διαλύτες.
3. Καταλύτης
Η αποτελεσματικότητα της αντίδρασης εξαρτάται από την επιλογή του καταλύτη:
Καταλύτες υδροσιλυλίωσης: Χλωροπλατινικό οξύ (καταλύτης Speier) ή καταλύτης Karstedt (σύμπλοκο πλατίνας-βινυλοσιλοξανίου). Η δοσολογία πρέπει να ελέγχεται για να αποφευχθούν παρενέργειες.
Καταλύτες εξουδετέρωσης: Ανθρακικό νάτριο ή οξικό νάτριο. Αυτά χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση του pH του συστήματος αντίδρασης και την πρόληψη της υποβάθμισης των αλυσίδων πολυαιθέρα.
4. Διαλύτες και πρόσθετα
Διαλύτες: Ισοπροπυλική αλκοόλη, τολουόλιο, κ.λπ., χρησιμοποιούνται για την αραίωση του συστήματος αντίδρασης και τη βελτίωση της απόδοσης μεταφοράς μάζας (πρέπει να αφαιρεθεί αργότερα).
Παράγοντας τελικής κάλυψης: Εξαμεθυλοδισιλοξάνιο (MM) χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του μοριακού βάρους του ελαίου σιλικόνης.
Σταθεροποιητής: Το BHT (αντιοξειδωτικό) αποτρέπει την οξείδωση των αλυσίδων πολυαιθέρα σε υψηλές-θερμοκρασίες.
5. Άλλες λειτουργικές πρώτες ύλες
Οργανικά οξέα/βάσεις, όπως το παγόμορφο οξικό οξύ και η τριαιθυλαμίνη, χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση του pH του συστήματος αντίδρασης.
Τα ιοντικά μονομερή, όπως οι σουλφονικοί-τροποποιημένοι πολυαιθέρες, μπορούν να ενισχύσουν περαιτέρω τη διαλυτότητα στο νερό και τις αντιστατικές ιδιότητες.
Παράγοντες που επηρεάζουν την επιλογή της πρώτης ύλης
Υδατοδιαλυτότητα: Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε EO, τόσο μεγαλύτερη είναι η υδατοδιαλυτότητα. Η εισαγωγή του PO μπορεί να μειώσει το σημείο νέφους.
Δραστικότητα: Η αναλογία Si-H (περιεκτικότητα σε υδρογόνο) του υδρογονωμένου ελαίου σιλικόνης επηρεάζει τον ρυθμό εμβολιασμού.
Περιβαλλοντικές απαιτήσεις: Συστήματα-χωρίς διαλύτες ή πρώτες ύλες χαμηλών-VOC γίνονται όλο και πιο δημοφιλείς.
Περίληψη
Η απόδοση των υδατοδιαλυτών υγρών σιλικόνης από πολυαιθέρα εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον συνδυασμό της πρώτης ύλης. Προσαρμόζοντας τον τύπο πολυαιθέρα (αναλογία EO/PO), το μοριακό βάρος του υγρού σιλικόνης και το σύστημα καταλύτη, μπορούν να αναπτυχθούν προσαρμοσμένα ειδικά υγρά σιλικόνης για εφαρμογές σε κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα, οικιακά χημικά, επιστρώσεις και άλλους τομείς. Η μελλοντική έρευνα και ανάπτυξη θα επικεντρωθεί στις διαδικασίες πράσινης σύνθεσης (όπως η ενζυμική κατάλυση) και στην εφαρμογή βιο-πολυαιθέρων.
