长链烷基酯与聚醚共改性硅油的合成及应用

摘要

泡沫是日常生活中的常见现象，然而在很多工业生产中，过多的泡沫会给生产带来不同程度的不良影响，因此消泡剂是工业生产中不可缺少的添加剂。根据消泡活性物质的不同，消泡剂可以分为动物油型、矿物油型、聚醚型和有机硅4种主要类型，聚醚改性硅油消泡剂在现今应用最为广泛。基于此，作者设计用不同长链烷基酯与聚醚改性硅油，将其作为消泡活性物主单体并制成乳液，研究其消泡性能。主要研究结果如下：
　　（1）长链烷基酯的制备：以甲基丙烯酸、正十四醇为原料，对苯二酚为阻聚剂，在对甲苯磺酸的催化作用下发生酯化反应得到甲基丙烯酸十四烷基酯（TMA）。通过正交实验和极差分析得到优化后的反应条件：反应温度130℃，反应时间6h，催化剂的质量分数（相对于总反应物的质量）为1.5％，物料摩尔比为n(酸)：n(醇)=1.1:1，酯化率为94.88%。通过同样工艺还制备了甲基丙烯酸十二烷基酯（LMA）和甲基丙烯酸十六烷基酯（CMA），其酯化率分别为94.26%和93.67%。LMA/TMA/CMA酯化程度都很高，产物色泽均为棕红色，粘度较小。产物经红外光谱和核磁氢谱表征后，由官能团分析和实验本身可知，所得产物即为甲基丙烯酸长链烷基酯。
　　（2）甲基丙烯酸长链烷基酯（LMA/TMA/CMA）、聚醚（FB）共改性硅油（PHMS）的制备：LMA/TMA/CMA和FB为原料，H2PtCl6·6H2O为催化剂，通过硅氢加成反应制得长链烷基酯、聚醚共改性硅油（P1/P2/P3），讨论和分析反应温度、反应时间、催化剂用量、n(Si-H):n(C=C)（硅氢与双键摩尔比）对共改性硅油 Si-H转化率的影响，并通过正交实验和根据极差分析得到最佳的P1反应条件：反应温度90℃，反应时间6h，催化剂用量30μg·g-1， n(Si-H):n(C=C)=1:1.20。在此反应条件下的 Si-H转化率可达93.45%。制备P2最佳条件为：反应温度95℃，反应时间6h，催化剂用量30μg·g-1,n(Si-H):n(C=C)=1:1.20，在此反应条件下，Si-H转化率可达92.75%。制备 P3最佳条件为：反应温度95℃，反应时间6h，催化剂用量30μg·g-1,n(Si-H):n(C=C)=1:1.20，在此反应条件下，Si-H转化率可达91.39%。由共改性产物的IR分析、1HNMR分析、反应现象以及产品性状，可以说明甲基丙烯酸长链烷基酯和聚醚已引入到硅油的主链上，和预期设计一致，从改性硅油表面张力测试结果可知， P1、P2和 P3最低表面张力依次为22.236mN/m、21.881mN/m和22.033mN/m。
　　（3）消泡剂乳液是通过硅膏、P1/P2/P3和乳化剂进行复配制得。P1优化配方为：硅膏(其中m(二甲基硅油):m(疏水白炭黑)=95:5)质量分数10%， P1质量分数为6%，HLB=9.5的三元复合乳化剂质量分数4%（其中m(Span60):m(Tween60):m(OP-10)=3:2:1）。
　　P2和P3消泡剂乳液优化配方为：m(二甲基硅油):m(疏水白炭黑)=95:5，硅膏质量分数为10%，P2/P3质量分数为6%，HLB=10的三元复合乳化剂(S60:T60:OP-10=4:3:2)质量分数4%。在该条件下，所得P1/P2/P3乳液消抑泡性能优异，外观良好，性状稳定，储存性好。经过消抑泡性能评价，消抑泡性能P2>P3>P1。

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1 前言

1.1 硅油

1.2 改性硅油

1.3 硅油在消泡剂中的应用

1.4 本课题的目的意义和研究内容

2 长链烷基酯的制备

2.1 主要试剂及实验仪器

2.2 实验方法

2.3 分析测试

2.4 结果与讨论

2.5 产物结构表征

2.6 小结

3 长链烷基酯与聚醚共改性硅油的制备

3.1 主要试剂及实验仪器

3.2 实验方法

3.3 分析测试

3.4 结果与讨论

3.5 产物结构表征

3.6 小结

4 消泡剂的复配

4.1 主要试剂及实验仪器

4.2 改性硅油的乳化

4.3 应用性能研究

4.4 结果与讨论

4.5 本章小结

5 总结

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

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