[发明专利]一种炔二醇乙氧基化物改性bola型有机硅氧烷及制法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种炔二醇乙氧基化物改性bola型有机硅氧烷及其制备方法。

背景技术

20世纪50年代，有机硅表面活性剂逐渐引起人们关注，其具有优良润湿铺展性能、高表面活性、稳定生物惰性等优点，因此，有机硅表面活性剂逐渐在各个领域得到广泛应用，如印刷、农药、日用化工、油墨等行业。

硅氧烷是有机硅表面活性剂主链中一种，因其原料易得价格便宜，应用较为广泛；其疏水性较强，水溶性相比于同等的碳链表面活性剂差，所以解决有机硅表面活性剂的水溶性成为热点。

如今，一般通过硅氢加成法接枝一些具有较强亲水性的基团来调节有机硅表面活性剂的HLB值，使其具有一定的水溶性。如中国专利CN 104945628报道了一种聚甘油改性聚硅氧烷表面活性剂的方法，在铂类催化剂条件下聚甘油中的不饱和双键与含氢硅氧烷中的硅氢键，硅氢加成反应得到聚甘油改性聚硅氧烷表面活性剂，调节HLB值，提高了亲水性；

另外一个中国专利CN 103030811，报道了氨基改性聚硅氧烷共聚物及用途。在催化剂条件下含氢聚硅氧烷、烯丙基聚醚化合物和烯丙基环氧基化合物反应得到中间体；在铂类催化条件下仲胺与中间体，平衡共聚得到氨基改性聚硅氧烷共聚物，提高了聚硅氧烷亲水性并赋予其部分氨基性能；这些方法虽然解决了部分水溶性问题，但在工业生产过程中，如溶剂反应、以及反应温度高、反应时间长、转化率低等会增加生产成本，不利于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单，制备条件温和，成本低的炔二醇乙氧基化物改性bola型有机硅氧烷及其制备方法。

本发明在铂类催化剂与胺复合催化剂条件下，得到炔二醇乙氧基化物改性四甲基二硅氧烷；在催化剂条件下，平衡共聚得到炔二醇乙氧基化物改性bola型有机硅氧烷。该制备方法接枝的亲水基团比例较大、接枝率高且无溶剂添加，适合于大规模工业生产，且产品水溶性好，具有良好润湿铺展能力、高表面活性剂及消泡/抑泡性能。

本发明的一种炔二醇乙氧基化物改性bola型有机硅氧烷，其分子结构式如下：

其中n为3-100，a为1-50，R为-OH、-OOCCH₃或-OCH₃。

所述的一种炔二醇乙氧基化物改性bola型有机硅氧烷，具有临界胶束浓度为50-400mg/L，最低表面张力为25-30mN/m；炔二醇乙氧基化物改性bola型有机硅氧烷水溶液在石蜡膜上的最小接触角为15-80°。

本发明一种炔二醇乙氧基化物改性bola型有机硅氧烷的制备方法，包括如下步骤：

第一步，炔二醇乙氧基化物和四甲基二氢二硅氧烷和铂类催化剂，70-90℃机械搅拌使其充分络合，再加入胺类催化剂，N₂保护加热条件下加成反应生成炔二醇乙氧基化物改性四甲基二硅氧烷；

第二步，炔二醇乙氧基化物改性四甲基二硅氧烷和甲基环硅氧烷，在催化剂条件下开环共聚，然后抽滤、除去低沸物，得到炔二醇乙氧基化物改性bola型有机硅氧烷。

第一步反应过程中，复合催化剂为铂类催化剂和胺类催化剂，铂类催化剂加入量为20-100ppm，胺类催化剂的加入量为铂类催化剂的0.1-1wt％。铂类催化剂为氯铂酸或卡斯特(Karstedt)中的一种或几种，胺类催化剂为有机胺、多聚胺、含硅有机胺中的一种或几种。

第一步反应过程中，炔二醇乙氧基化物和四甲基二氢二硅氧烷和铂类催化剂，70-90℃机械搅拌使其充分络合，然后调整反应温度为70-140℃，炔二醇乙氧基化物与四甲基二氢二硅氧烷摩尔比2-3:1，N₂保护条件下，反应时间为2～6小时。

第一步反应过程中四甲基二氢二硅氧烷结构式为：

第一步反应过程中炔二醇乙氧基化物结构式为：

其中a＝1-50，R为-OOCCH₃、-OH或-OCH₃。

第二步反应过程中，催化剂为浓硫酸、浓盐酸、柠檬酸、醋酸中一种或几种，其加入量为原料总质量的0.5-5％。

第二步反应过程中，反应温度为40-90℃，甲基环硅氧烷和炔二醇乙氧基化物改性四甲基二硅氧烷摩尔比为1-50:1，N₂保护条件下，反应时间为5-10小时。

第二步反应过程中甲基环硅氧烷结构式为：

其中，m＝3-7。