端環(huán)氧基硅油的制備

王紅娜

（唐山三友硅業(yè)有限責任公司，河北 唐山 063200）

目前端環(huán)氧基硅油的制備主要有3種合成路線：1）由端含氫硅油與烯丙基縮水甘油醚接枝而成；2）由端含氫硅油與烯丙基聚氧烷基環(huán)氧基醚接枝而成；3）用環(huán)氧雙封頭與八甲基環(huán)四硅氧烷在四甲基氫氧化銨的催化作用下，直接反應得到端環(huán)氧基硅油（稱為一步法）[1-2]。采用上述3種方法合成的端環(huán)氧基硅油，經(jīng)氨基改性后，均可以很好地定向吸附在織物表面，賦予整理后的織物以柔軟、滑爽、美觀、耐洗、穿著舒適的特點[3]。但這3種方法合成的產(chǎn)物也存在一定的缺陷。因陽離子催化劑的反應活性比陰離子催化劑小，采用方法1和方法2合成的產(chǎn)物，分子量不超過7000g·mol-1；采用方法3合成的產(chǎn)物，分子量可達到10000～35000g·mol-1。

本文在四甲基氫氧化銨堿膠的催化作用下，將環(huán)氧雙封頭與八甲基環(huán)四硅氧烷發(fā)生反應，一步生成端環(huán)氧基硅油，反應過程不加溶劑，產(chǎn)品純度高，無黃變。

1 實驗部分

1.1 主要原料和設備

八甲基環(huán)四硅氧烷（自產(chǎn)），環(huán)氧雙封頭（分析純），四甲基氫氧化銨堿膠（自制）。

四口玻璃瓶，加熱套，旋轉(zhuǎn)黏度計，烘箱，真空泵。

1.2 端環(huán)氧基硅油的制備

將八甲基環(huán)四硅氧烷與環(huán)氧雙封頭加入四口瓶中，升溫，加入四甲基氫氧化銨堿膠進行反應。反應結(jié)束后升溫破媒、脫低。合成路線如下：

1.3 性能測試

黏度按GB/T 10247-2008進行測試。揮發(fā)分在105℃下?lián)]發(fā)2h后，測定質(zhì)量損失。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚合溫度對端環(huán)氧基硅油的影響

制備黏度為1000 mm2·s-1的端環(huán)氧硅油，反應溫度分別設定為60℃、70℃、80℃、90℃，考察反應溫度對端環(huán)氧硅油聚合度的影響，結(jié)果見表1。由表1可知，隨著溫度升高，端環(huán)氧硅油的聚合度升高，溫度達到90℃時，聚合度達到最高；反應溫度繼續(xù)升高，黏度無明顯變化，因此確定最佳反應溫度為90℃。

表1 反應溫度對端環(huán)氧硅油聚合度的影響

2.2 聚合時間對端環(huán)氧基硅油的影響

為了使產(chǎn)品的鏈節(jié)均勻，使用性能穩(wěn)定，就必須保證有足夠的聚合時間，以使鏈節(jié)的斷開平衡均勻，為此，考察了聚合時間對產(chǎn)品性能的影響，結(jié)果見表2。由表2可知，聚合時間越長，分子鏈節(jié)越均勻，黏度越穩(wěn)定，低分子量越少，揮發(fā)分越?。坏^6h后，改善效果不明顯。考慮到經(jīng)濟性，確定最佳聚合時間為5～6h。

2.3 催化劑加入量對端環(huán)氧基硅油的影響

制備黏度為1000 mm2·s-1的端環(huán)氧基硅油，考察催化劑的加入量對端環(huán)氧硅油聚合度的影響，結(jié)果見表3。由表3可知，四甲基氫氧化銨堿膠的加入量為3%時，端環(huán)氧基硅油的黏度穩(wěn)定。

表3 催化劑加入量對端環(huán)氧基硅油的影響

2.4 環(huán)氧雙封頭的加入量對產(chǎn)品指標的影響

端環(huán)氧基硅油產(chǎn)品的主要指標有黏度、分子量、揮發(fā)分、環(huán)氧值等，本文考察了環(huán)氧雙封頭的加入量對產(chǎn)品各項指標的影響，結(jié)果見表4。由表4可以看出，環(huán)氧雙封頭的加入量越少，端環(huán)氧基硅油的環(huán)氧值越低，分子量和黏度越大。

表4 環(huán)氧雙封頭的加入量與黏度關(guān)系

2.5 環(huán)氧雙封頭的預處理對產(chǎn)品外觀的影響

端環(huán)氧基硅油的環(huán)氧雙封頭中殘留的金屬雜質(zhì)，會導致硅油產(chǎn)品顏色加深，透明度差，為此嘗試用硅藻土來純化環(huán)氧雙封頭原料，處理方法對端環(huán)氧基硅油的影響見表5。由表5可以看出，使用經(jīng)硅藻土處理的環(huán)氧雙封頭來制備端環(huán)氧基硅油，產(chǎn)品的透明度和濁度有明顯改善。

表5 硅藻土處理環(huán)氧雙封頭對產(chǎn)品外觀的影響

硅藻土用量對端環(huán)氧基硅油外觀的影響見表6。由表6可以看出，硅藻土用量達到5%以上時，用處理后的環(huán)氧雙封頭合成的端環(huán)氧基硅油，外觀較好?？紤]到經(jīng)濟性，硅藻土用量以5%為宜。

表6 硅藻土不同用量的處理效果

2.6 脫低時間對端環(huán)氧基硅油的影響

制備黏度為1000 mm2·s-1的端環(huán)氧基硅油，考察脫低時間對端環(huán)氧基硅油外觀的影響，結(jié)果見表7。由表7可知，隨著脫低時間增加，揮發(fā)分降低，脫低時間為3h時，揮發(fā)分降低至1%以下，由此確定最佳脫低時間為3h。

表7 脫低時間對揮發(fā)分及產(chǎn)品外觀的影響

2.7 通氮氣輔助脫低對產(chǎn)品外觀的影響

在堿法催化制備端環(huán)氧基硅油的工藝中，四甲基氫氧化銨催化劑的少量殘留會影響產(chǎn)品的外觀。在脫低階段通入氮氣，可加速移除殘留的催化劑，使產(chǎn)品的外觀得到改善?？疾炝送ǖ獨廨o助脫低對產(chǎn)品外觀的影響，結(jié)果見表8。由表8可知，進行通氮氣脫低處理后，端環(huán)氧基硅油的外觀有明顯改善。

表8 通氮氣脫低對產(chǎn)品外觀的影響

3 結(jié)論

在四甲基氫氧化銨堿膠的催化作用下，不同比例的八甲基環(huán)四硅氧烷與環(huán)氧雙封頭發(fā)生反應，生成了不同分子量的端環(huán)氧基硅油。對聚合溫度、聚合時間、催化劑的加入量、環(huán)氧雙封頭的加入量、環(huán)氧雙封頭的處理方式、脫低時間、脫低時通氮氣的效果等工藝條件進行了研究，最終確定了最佳的反應條件，制備得到了性能穩(wěn)定、分子量分布均勻的端環(huán)氧基硅油。