2、結果與討論

2.1 結構表征

2.1.1 紅外光譜

PMHS和AAMS的紅外光譜結果見圖1.

由圖1可知,2 157.11 cm-1處是PMHS中Si—H鍵的伸縮振動吸收峰,AAMS中Si—H的伸縮振動特征峰消失,說明Si—H 鍵已反應;AAMS 在1 665.26 cm-1處存在C C特征吸收峰,因n(Si—H)∶n(C C)=1∶1.2,聚醚過量.對于AAMS,3 504.34 cm-1處為—OH伸縮振   動吸收峰;2 964.86 cm-1 處為—CH3 伸縮振動吸收峰;2 870.48 cm-1處為—CH2—中C—H伸縮振動吸收峰,1 456.60、1 374.04 cm-1 處為—CH2—中C—H 彎曲振動吸收峰;1 259.99 cm-1處為Si—CH3中—CH3的彎曲振動特征峰;1 102.96、1 016.42 cm-1處為Si—O—Si骨架中Si—O 伸縮振動吸收峰;1 095~1 023 cm-1 處為Si—O 和C—O 鍵的彎曲振動吸收峰(重合);20141.25px-1處為Si—C伸縮振動吸收峰.這證實含氫硅油與2種不同結構聚醚發生了接枝反應.

2.1.2 核磁共振氫譜

在n(Si—H)∶n(C C)=1∶1.2,聚醚過量的情況下制備AAMS,經減壓蒸餾進一步提純后的核磁共振氫譜如圖2所示.

由圖2可知,δ=4.7~4.9處未出現Si—H的氫質子峰,而接枝聚醚中的氫質子峰被記錄下來[16],δ=0~0.5處為Si—CH3中—CH3的氫質子峰,δ=1.0處為聚醚中—CH2— 的氫質子峰,δ =3.4~3.9 處為聚醚中—O—CH2—CH2—的氫質子峰,δ=7.3處為CDCl3溶劑峰.

產物的紅外光譜和核磁共振氫譜說明2種不同結構聚醚已接枝到聚硅氧烷的主鏈上,符合預期結構.

2.2 工藝條件對Si—H轉化率的影響

2.2.1 反應時間

在n(Si—H)∶n(C C)=1∶1.2,n(烯丙醇聚醚)∶n(烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚)=4∶1,催化劑用量為20 μg/g,溫度為95 ℃時,考察反應時間對Si—H轉化率的影響,結果見圖3.

由圖3可以看出,隨著反應時間的延長,反應轉化率逐漸增加.當反應7 h時,再延長反應時間轉化率增加的幅度較小,說明反應進行完全,故適宜的反應時間為7 h.

2.2.2 反應溫度

反應時間為7 h,催化劑用量為20 μg/g,其他反應條件不變,考察反應溫度對Si—H轉化率的影響,結果見圖4.

由圖4可知,隨著反應溫度的升高,轉化率逐步升高,上升到一定溫度后,溫度繼續上升,轉化率下降.這是由于Si—H鍵能較高,高溫有利于Si—H鍵的斷裂,從而有利于接枝反應的進行;但溫度升高后雙鍵間發生了副反應,導致轉化率下降,產物性能降低.故反應溫度確定為95 ℃.

2.2.3 催化劑用量

反應時間為7 h,其他反應條件不變,考察催化劑用量對Si—H轉化率的影響,結果見圖5.

由圖5可以看出,隨著催化劑用量的增加,Si—H鍵轉化率增大.當催化劑用量為20 μg/g時,Si—H轉化率達到93.6%,再增加催化劑用量,轉化率變化不大.過量的催化劑導致副反應增多,反應后期因還原產生大量鉑黑會導致產物顏色加深[17-18].因此,最佳催化劑用量為20 μg/g.

2.3 性能

2.3.1 表面張力和濁點

由表1可知,隨著烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚比例的增加,改性硅油表面張力先降低后增大,當n(烯丙醇聚醚)∶n(烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚)=4∶1時,表面張力達到最小值28.6 mN/m.這是由于烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚末端羥基活潑氫被甲基取代,有效地降低了Si—O—C型改性硅油的產生,增加了有效含量.而當烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚比例繼續增加時,由于烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚相對分子質量比烯丙醇聚醚大,產物相對分子質量增大,聚醚鏈段之間容易纏結,表面張力增大.因此,當n(烯丙醇聚醚)∶n(烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚)=4∶1時,得到的AAMS有優異的表面活性.另外,隨著烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚比例的增加,濁點升高.這是由于烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚中聚氧乙烯含量比烯丙醇聚醚大,產物聚氧乙烯含量增加.

2.3.2 消抑泡性能

工業上常用的消泡劑主要有聚醚型和有機硅型2類.將本文制得的消泡劑與市售消泡劑進行對比,結果見表2.

由表2可知,自制消泡劑在消抑泡性能方面均優于聚醚消泡劑GPE和有機硅消泡劑X-100F,略遜于有機硅消泡劑SAG.

3、 結論

(1)以含氫硅油、烯丙醇聚醚和烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚為原料,在氯鉑酸催化作用下,通過硅氫化加成反應,合成了不同結構聚醚改性的有機硅消泡劑.

(2)用紅外光譜和核磁共振氫譜對產物AAMS進行表征,證實了產物結構.

(3)產物水溶液的表面張力隨著烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚比例的增加先降低后增大,而濁點一直升高.在n(烯丙醇聚醚)∶n(烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚)=4∶1時,改性硅油水溶液表面張力最低,為28.6 mN/m,濁點為24 ℃,消抑泡性能良好.