聚醚改性三硅氧烷的合成及性能研究

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聚醚改性硅油是一类重要的有机硅化合物,主要通过硅氢加成反应制备,因此硅氢加成反应是有机硅化学中研究得最多,应用较广的一类反应。Speier催化剂(氯铂酸-异丙醇溶液)是当前应用较广的均相催化剂,通常硅氢加成反应在溶液中进行,但催化剂分离回收再利用非常困难,采用固载化催化剂是解决这一困难的有效方法之一,又由于固载化的配合铂催化剂兼有均相催化剂和多相催化剂的优点,因而成为当今的研究热点。本文以硅胶、三氧化二铝、活性炭等多孔材料做载体,聚乙二醇做络合剂,制备的催化剂是一类非常有效的硅氢加成反应催化剂。这类催化剂催化烯丙基聚醚与含氢三硅氧烷的硅氢加成反应,能加快反应速率,缩短反应诱导期,提高含氢三硅氧烷的最终转化率。考察了反应温度、催化剂用量、反应物配比、催化剂活化方法等因素对硅氢加成反应的影响。结果表明,使用络合剂聚乙二醇比不使用聚乙二醇制得的负载型催化剂有更好的催化活性。使用Speier催化剂催化聚醚-400与含氢三硅氧烷的硅氢加成反应最佳反应条件为:反应温度120℃,催化剂用量(相对于含氢三硅氧烷的摩尔百分比)0.0075%,聚醚-400与含氢三硅氧烷摩尔比为1.1:1.0,反应5小时后含氢三硅氧烷的转化率为83.79%。用硅胶作载体负载氯铂酸制得的催化剂Pt/SiO2催化聚醚-400与含氢三硅氧烷的硅氢加成反应最佳反应条件为:反应温度110℃,催化剂用量(相对于含氢三硅氧烷的摩尔百分比)0.01%,聚醚-400与含氢三硅氧烷摩尔比为1.2:1.0,反应8小时后含氢三硅氧烷的转化率为89.54%;使用络合剂聚乙二醇制得的催化剂Pt-PEG/SiO2催化聚醚-400与含氢三硅氧烷的硅氢加成反应,最佳反应条件为:反应温度110℃,催化剂用量(相对于含氢三硅氧烷的摩尔百分比)0.015%,聚醚-400与含氢三硅氧烷摩尔比为1.2:1.0,反应8小时后含氢三硅氧烷的转化率为93.62%。用三氧化二铝作载体负载氯铂酸制得的催化剂Pt/Al2O3催化聚醚-400与含氢三硅氧烷的硅氢加成反应最佳反应条件为:反应温度120℃,催化剂用量(相对于含氢三硅氧烷的摩尔百分比)0.01%,聚醚-400与含氢三硅氧烷摩尔比为1.1:1.0,反应11小时后含氢三硅氧烷的转化率为88.86%;使用络合剂聚乙二醇制得的催化剂Pt-PEG/Al2O3催化聚醚-400与含氢三硅氧烷的硅氢加成反应,最佳反应条件为:反应温度110℃,催化剂用量(相对于含氢三硅氧烷的摩尔百分比)0.015%,聚醚-400与含氢三硅氧烷摩尔比为1.1:1.0,反应9小时后含氢三硅氧烷的转化率为93.22%。用活性炭作载体负载氯铂酸制得的催化剂Pt/C催化聚醚-400与含氢三硅氧烷的硅氢加成反应最佳反应条件为:反应温度110℃,催化剂用量(相对于含氢三硅氧烷的摩尔百分比)0.01%,聚醚-400与含氢三硅氧烷摩尔比为1.1:1.0,反应6小时后含氢三硅氧烷的转化率为88.67%;使用络合剂聚乙二醇制得的催化剂Pt-PEG/C催化聚醚-400与含氢三硅氧烷的硅氢加成反应,最佳反应条件为:反应温度110℃,催化剂用量(相对于含氢三硅氧烷的摩尔百分比)0.0125%,聚醚-400与含氢三硅氧烷摩尔比为1.0:1.0,反应4小时后含氢三硅氧烷的转化率为94.71%。使用聚醚-200与含氢三硅氧烷加成得到的聚醚改性三硅氧烷与聚醚-400、聚醚-600比较,具有较好的消泡抑泡性。质量分数为10%的该溶液在84秒后可使体积为1000mL的泡沫降至520mL,抑泡时间为99秒。使用聚醚-200与含氢三硅氧烷加成得到的聚醚改性三硅氧烷与聚醚-400、聚醚-600比较,在石蜡表面上具有较好的润湿性。0.03%的聚醚-200改性三硅氧烷溶液在21秒内可使液滴在石蜡表面上的接触角达到16.95°。
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