Les huiles de silicone modifiées par polyéther-associent la faible tension superficielle et la résistance aux intempéries de l'organosilicium avec l'hydrophilie et les propriétés émulsifiantes des segments de polyéther, ce qui les rend largement utilisées dans le finissage textile, les antimousses et les auxiliaires de revêtement. L'hydrosilylation (addition de doubles liaisons Si-H et C=C) est le processus de base pour la préparation des huiles de silicone polyéther, et la teneur en hydrogène de l'huile de silicone hydrogène latérale-détermine directement la densité de greffage et les performances du produit.. 0.1% des huiles de silicone hydrogène latérales-sont des variétés à très faible teneur en hydrogène avec une distribution uniforme des liaisons Si-H et un encombrement stérique modéré dans la chaîne moléculaire. Cela évite les problèmes de réticulation facile-et de viscosité élevée associés aux huiles de silicone à haute-hydrogène, ce qui les rend adaptées à la préparation d'huiles de silicone modifiées à faible-viscosité, à haute-fluidité et aux polyéthers modérément hydrophiles-, et est devenue un point chaud de la recherche dans l'industrie ces dernières années.
Structure et réactivité de l'huile de silicone hydrogène latérale à 0,1 %
L'huile de silicone hydrogène latérale à 0,1 % est un polymère linéaire de polydiméthylsiloxane avec des liaisons Si-H liées à ses chaînes latérales. Sa teneur en hydrogène est stable entre 0,09 et 0,11 % en poids et son poids moléculaire moyen en nombre est généralement contrôlé entre 5 000 et 8 000 g/mol. Par rapport aux huiles de silicone à haute teneur en hydrogène (0,5 à 1,2 % en poids), elle a une densité de liaison Si-H plus faible, une meilleure flexibilité de la chaîne moléculaire, une réactivité plus douce et est moins sujette aux réactions secondaires (telles que la déshydrogénation et la réticulation).
La réaction d'hydrosilylation suit un mécanisme catalysé par le platine-. Sous la catalyse de l'acide chloroplatinique, la liaison Si-H de l'huile d'hydrosilicone à 0,1 % subit une addition anti-Markovnikov avec la double liaison C=C du polyéther allylique (tel que l'allyloxy polyoxyéthylène éther) pour former une liaison Si-C stable, comme le montre l'équation de réaction suivante :
≡Si−H+CH2=CH−CH2−O−(EO/PO)n−RH2PtCl6≡Si−CH2−CH2−CH2−O−(EO/PO)n−R
Cette réaction ne libère pas de petites molécules, produit des produits de haute-pureté et la stabilité de la liaison Si-C est de loin supérieure à celle de la liaison Si-O-C, présentant une meilleure résistance à l'hydrolyse et aux variations de température.
Contrôle du processus de réaction d'addition d'huile de silicone à 0,1 % côté-
3.1 Sélection et dosage des matières premières
Les polyéthers allyliques ayant un poids moléculaire de 500-2000 et une teneur en double liaison supérieure ou égale à 98 % sont préférés pour éviter la désactivation du catalyseur provoquée par des impuretés de peroxyde. Le rapport molaire des matières premières est contrôlé à n(C=C):n(Si-H)=1.1~1,2:1. Un léger excès de polyéther garantit un taux de conversion élevé des liaisons Si-H tout en empêchant les résidus Si-H n'ayant pas réagi d'affecter la stabilité du produit.
3.2 Système de catalyseur
Le catalyseur principal est l'acide chloroplatinique (H₂PtCl₆・6H₂O), à un dosage de 20 à 40 ug/g (sur la base du Pt). Un dosage trop faible entraîne une vitesse de réaction lente, tandis qu'un dosage trop élevé peut conduire à une couleur plus foncée du produit. Une petite quantité de 2-méthyl-3-butyn-2-ol est ajoutée comme inhibiteur pour supprimer les réactions secondaires à haute température et prolonger la durée de vie du catalyseur.
3.3 Température et durée
La température de réaction a été contrôlée entre 90 et 110 degrés. L'huile de silicone modifiée à 0,1 % d'hydrogène-présente une légère activité ; en dessous de 80 degrés, le taux de conversion est inférieur à 70 % et au-dessus de 120 degrés, la dégradation du polyéther et la réticulation de l'huile de silicone se produisent facilement. Le temps de réaction était de 5 à 7 heures. La progression de la réaction a été suivie par spectroscopie infrarouge (pic caractéristique Si-H à 2 166 cm⁻¹) ; la réaction était terminée lorsque l'intensité maximale a disparu.
3.4 Solvant et post-traitement
Du toluène ou de l'isopropanol a été utilisé comme solvant (20 à 30 % de la masse réactive) pour réduire la viscosité du système et favoriser une réaction uniforme. Après la réaction, le solvant et les monomères n'ayant pas réagi ont été éliminés par distillation sous vide, et le résidu de catalyseur a été éliminé par filtration pour obtenir une huile de silicone modifiée au polyéther- transparente et homogène.
Performances du produit et avantages des applications
4.1 Caractéristiques de performance
L'huile de silicone polyéther préparée à partir de 0,1 % d'huile de silicone hydrogène latérale- présente les caractéristiques d'une faible viscosité (50 ~ 200 mPa・s), d'une transparence élevée et d'une hydrophilie réglable. La densité de greffage du polyéther est faible, les forces de la chaîne intermoléculaire sont faibles, le produit n'est pas sujet à la gélification et sa stabilité au stockage peut atteindre plus de 12 mois. La tension superficielle peut être réduite à 22~25 mN/m et elle possède également de bonnes propriétés mouillantes, étalées et émulsifiantes.
4.2 Scénarios d'application
Dans l'industrie textile, en tant qu'assouplissant hydrophile, il confère aux tissus douceur, douceur et propriétés antistatiques sans affecter leur respirabilité ; dans le domaine du démoussage, il est utilisé comme antimousse dans les systèmes à base d'eau-, sa faible viscosité le rendant facile à disperser, avec une vitesse de démoussage rapide et une suppression de mousse longue durée- ; dans l'industrie des revêtements, en tant qu'agent d'égalisation, il améliore la mouillabilité des revêtements et évite les défauts tels que les piqûres et la peau d'orange.
Conclusions et perspectives
L'huile de silicone hydrogène latérale à 0,1 % possède des avantages irremplaçables dans la préparation d'huiles de silicone modifiées par polyéther-en raison de sa légère réactivité et de sa distribution uniforme des liaisons Si-H. En contrôlant le rapport des matières premières (C=C:Si-H=1.1~1,2:1), la quantité d'acide chloroplatinique (20~40ug/g), la température de réaction (90~110 degrés) et le temps de réaction (5~7h), un taux de conversion de liaison Si-H supérieur ou égal à 95 % peut être obtenu, ce qui entraîne des performances élevées-, huiles de silicone polyéther à faible-viscosité.
Les recherches futures pourraient se concentrer sur les systèmes complexes de catalyseurs (tels que les complexes platine-phosphine) pour réduire davantage la température de réaction et raccourcir le temps de réaction ; simultanément, il peut explorer les réactions de greffage de différents polyéthers (tels que les polyéthers séquencés et les polyéthers fluorés) avec 0,1 % d'huile de silicone hydrogène latérale pour développer des huiles de silicone modifiées par polyéther-multifonctionnelles et étendre leurs applications dans des domaines haut de gamme-tels que les nouvelles énergies et la biomédecine.
