2、结果与讨论

2.1 结构表征

2.1.1 红外光谱

PMHS和AAMS的红外光谱结果见图1.

由图1可知,2 157.11 cm-1处是PMHS中Si—H键的伸缩振动吸收峰,AAMS中Si—H的伸缩振动特征峰消失,说明Si—H 键已反应;AAMS 在1 665.26 cm-1处存在C C特征吸收峰,因n(Si—H)∶n(C C)=1∶1.2,聚醚过量.对于AAMS,3 504.34 cm-1处为—OH伸缩振   动吸收峰;2 964.86 cm-1 处为—CH3 伸缩振动吸收峰;2 870.48 cm-1处为—CH2—中C—H伸缩振动吸收峰,1 456.60、1 374.04 cm-1 处为—CH2—中C—H 弯曲振动吸收峰;1 259.99 cm-1处为Si—CH3中—CH3的弯曲振动特征峰;1 102.96、1 016.42 cm-1处为Si—O—Si骨架中Si—O 伸缩振动吸收峰;1 095~1 023 cm-1 处为Si—O 和C—O 键的弯曲振动吸收峰(重合);20141.25px-1处为Si—C伸缩振动吸收峰.这证实含氢硅油与2种不同结构聚醚发生了接枝反应.

2.1.2 核磁共振氢谱

在n(Si—H)∶n(C C)=1∶1.2,聚醚过量的情况下制备AAMS,经减压蒸馏进一步提纯后的核磁共振氢谱如图2所示.

由图2可知,δ=4.7~4.9处未出现Si—H的氢质子峰,而接枝聚醚中的氢质子峰被记录下来[16],δ=0~0.5处为Si—CH3中—CH3的氢质子峰,δ=1.0处为聚醚中—CH2— 的氢质子峰,δ =3.4~3.9 处为聚醚中—O—CH2—CH2—的氢质子峰,δ=7.3处为CDCl3溶剂峰.

产物的红外光谱和核磁共振氢谱说明2种不同结构聚醚已接枝到聚硅氧烷的主链上,符合预期结构.

2.2 工艺条件对Si—H转化率的影响

2.2.1 反应时间

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,催化剂用量为20 μg/g,温度为95 ℃时,考察反应时间对Si—H转化率的影响,结果见图3.

由图3可以看出,随着反应时间的延长,反应转化率逐渐增加.当反应7 h时,再延长反应时间转化率增加的幅度较小,说明反应进行完全,故适宜的反应时间为7 h.

2.2.2 反应温度

反应时间为7 h,催化剂用量为20 μg/g,其他反应条件不变,考察反应温度对Si—H转化率的影响,结果见图4.

由图4可知,随着反应温度的升高,转化率逐步升高,上升到一定温度后,温度继续上升,转化率下降.这是由于Si—H键能较高,高温有利于Si—H键的断裂,从而有利于接枝反应的进行;但温度升高后双键间发生了副反应,导致转化率下降,产物性能降低.故反应温度确定为95 ℃.

2.2.3 催化剂用量

反应时间为7 h,其他反应条件不变,考察催化剂用量对Si—H转化率的影响,结果见图5.

由图5可以看出,随着催化剂用量的增加,Si—H键转化率增大.当催化剂用量为20 μg/g时,Si—H转化率达到93.6%,再增加催化剂用量,转化率变化不大.过量的催化剂导致副反应增多,反应后期因还原产生大量铂黑会导致产物颜色加深[17-18].因此,最佳催化剂用量为20 μg/g.

2.3 性能

2.3.1 表面张力和浊点

由表1可知,随着烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚比例的增加,改性硅油表面张力先降低后增大,当n(烯丙醇聚醚)∶n(烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚)=4∶1时,表面张力达到最小值28.6 mN/m.这是由于烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚末端羟基活泼氢被甲基取代,有效地降低了Si—O—C型改性硅油的产生,增加了有效含量.而当烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚比例继续增加时,由于烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚相对分子质量比烯丙醇聚醚大,产物相对分子质量增大,聚醚链段之间容易缠结,表面张力增大.因此,当n(烯丙醇聚醚)∶n(烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚)=4∶1时,得到的AAMS有优异的表面活性.另外,随着烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚比例的增加,浊点升高.这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,产物聚氧乙烯含量增加.

2.3.2 消抑泡性能

工业上常用的消泡剂主要有聚醚型和有机硅型2类.将本文制得的消泡剂与市售消泡剂进行对比,结果见表2.

由表2可知,自制消泡剂在消抑泡性能方面均优于聚醚消泡剂GPE和有机硅消泡剂X-100F,略逊于有机硅消泡剂SAG.

3、 结论

(1)以含氢硅油、烯丙醇聚醚和烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚为原料,在氯铂酸催化作用下,通过硅氢化加成反应,合成了不同结构聚醚改性的有机硅消泡剂.

(2)用红外光谱和核磁共振氢谱对产物AAMS进行表征,证实了产物结构.

(3)产物水溶液的表面张力随着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,而浊点一直升高.在n(烯丙醇聚醚)∶n(烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯甲基醚)=4∶1时,改性硅油水溶液表面张力最低,为28.6 mN/m,浊点为24 ℃,消抑泡性能良好.