น้ำมันซิลิโคนโพลีอีเทอร์-ผสมผสานแรงตึงผิวต่ำและความต้านทานต่อสภาพอากาศของออร์กาโนซิลิคอนเข้ากับคุณสมบัติชอบน้ำและอิมัลชันของส่วนของโพลีอีเทอร์ ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการตกแต่งสิ่งทอ สารลดฟอง และสารช่วยการเคลือบ ไฮโดรซิลิเลชัน (การเติมพันธะคู่ Si-H และ C=C) เป็นกระบวนการหลักในการเตรียมน้ำมันซิลิโคนโพลีอีเทอร์ และปริมาณไฮโดรเจนของน้ำมันซิลิโคนไฮโดรเจนด้านข้าง-จะเป็นตัวกำหนดความหนาแน่นของการกราฟต์โดยตรงและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์. 0.1% ด้านข้าง-น้ำมันซิลิโคนไฮโดรเจนเป็น-พันธุ์ที่มีปริมาณไฮโดรเจนต่ำเป็นพิเศษ โดยมีการกระจายพันธะ Si-H ที่สม่ำเสมอและการขัดขวางสเตอริกในระดับปานกลางในสายโซ่โมเลกุล วิธีนี้จะหลีกเลี่ยงปัญหาของ-การเชื่อมโยงข้ามที่ง่ายดายและความหนืดสูงที่เกี่ยวข้องกับน้ำมันซิลิโคนไฮโดรเจน-สูง ทำให้เหมาะสำหรับการเตรียม-ความหนืดต่ำ -ความสามารถในการไหลสูง และน้ำมันซิลิโคนดัดแปลงโพลีอีเทอร์ที่ชอบน้ำปานกลาง- และได้กลายเป็นจุดสนใจด้านการวิจัยในอุตสาหกรรมในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา
โครงสร้างและปฏิกิริยาของน้ำมันซิลิโคนไฮโดรเจนด้านข้าง 0.1%-
น้ำมันซิลิโคนไฮโดรเจนด้านข้าง 0.1% เป็นโพลีเมอร์เชิงเส้นของโพลีไดเมทิลไซลอกเซนที่มีพันธะ Si-H เชื่อมติดกับโซ่ด้านข้าง ปริมาณไฮโดรเจนจะคงที่ที่ 0.09–0.11 โดยน้ำหนัก% และจำนวน-น้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ยโดยทั่วไปจะถูกควบคุมระหว่าง 5,000 ถึง 8,000 กรัม/โมล เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำมันซิลิโคนไฮโดรเจน-สูง (0.5–1.2 wt%) มีความหนาแน่นของพันธะ Si-H ต่ำกว่า ความยืดหยุ่นของสายโซ่โมเลกุลดีกว่า มีปฏิกิริยาน้อยกว่า และมีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาข้างเคียงน้อยกว่า (เช่น การดีไฮโดรจีเนชันและการเชื่อมขวาง)
ปฏิกิริยาไฮโดรซิลิเลชันเป็นไปตามกลไกการเร่งปฏิกิริยาของแพลตตินัม- ภายใต้การเร่งปฏิกิริยาของกรดคลอโรพลาทินิก พันธะ Si-H ของน้ำมันไฮโดรซิลิโคน 0.1% ผ่านการเติมสารต้าน-Markovnikov ด้วยพันธะคู่ C=C ของอัลลิล พอลิอีเทอร์ (เช่น อัลลิลอกซี โพลีออกซีเอทิลีน อีเทอร์) เพื่อสร้างพันธะ Si-C ที่เสถียร ดังที่แสดงในสมการปฏิกิริยาต่อไปนี้:
≡Si−H+CH2=CH−CH2−O−(EO/PO)n−RH2PtCl6≡Si−CH2−CH2−CH2−O−(EO/PO)n−R
ปฏิกิริยานี้ไม่ปล่อยโมเลกุลขนาดเล็ก ทำให้เกิดผลิตภัณฑ์-ที่มีความบริสุทธิ์สูง และความเสถียรของพันธะ Si-C นั้นเหนือกว่าพันธะ Si-O-C มาก โดยมีความต้านทานต่อไฮโดรไลซิสและความแปรผันของอุณหภูมิได้ดีกว่ามาก
ด้านข้าง 0.1%-การควบคุมกระบวนการเติมน้ำมันซิลิโคนไฮโดรเจน
3.1 การคัดเลือกวัตถุดิบและการจัดสัดส่วน
อัลลิลโพลีอีเทอร์ที่มีน้ำหนักโมเลกุล 500-2000 และมีพันธะคู่มากกว่าหรือเท่ากับ 98% แนะนำให้ใช้เพื่อหลีกเลี่ยงการปิดใช้งานตัวเร่งปฏิกิริยาที่เกิดจากเปอร์ออกไซด์เจือปน ควบคุมอัตราส่วนโมลของวัตถุดิบที่ n(C=C):n(Si-H)=1.1~1.2:1 โพลีอีเทอร์ที่มากเกินไปเล็กน้อยทำให้มั่นใจได้ว่าอัตราการแปลงของพันธะ Si-H สูง ขณะเดียวกันก็ป้องกันไม่ให้สารตกค้าง Si-H ที่ไม่ทำปฏิกิริยาส่งผลต่อความเสถียรของผลิตภัณฑ์
3.2 ระบบตัวเร่งปฏิกิริยา
ตัวเร่งปฏิกิริยาหลักคือกรดคลอโรพลาตินิก (H₂PtCl₆・6H₂O) ที่ปริมาณ 20~40 ug/g (ขึ้นอยู่กับ Pt) ปริมาณที่ต่ำเกินไปส่งผลให้อัตราการเกิดปฏิกิริยาช้า ในขณะที่ปริมาณที่สูงเกินไปอาจทำให้ผลิตภัณฑ์มีสีเข้มขึ้น จะมีการเติม 2-methyl-3-butyn-2-ol จำนวนเล็กน้อยเป็นตัวยับยั้งเพื่อระงับปฏิกิริยาข้างเคียงที่อุณหภูมิสูงและยืดอายุของตัวเร่งปฏิกิริยา
3.3 อุณหภูมิและเวลา
อุณหภูมิของปฏิกิริยาถูกควบคุมที่ 90~110 องศา น้ำมันซิลิโคนดัดแปลงไฮโดรเจน 0.1%-มีฤทธิ์เล็กน้อย ต่ำกว่า 80 องศา อัตราการแปลงน้อยกว่า 70% และสูงกว่า 120 องศา การย่อยสลายโพลีเอเทอร์และการเชื่อมขวางของน้ำมันซิลิโคนเกิดขึ้นได้ง่าย เวลาปฏิกิริยาคือ 5~7 ชั่วโมง ความคืบหน้าของปฏิกิริยาถูกติดตามโดยอินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (ลักษณะเฉพาะของ Si-จุดสูงสุดที่ 2166 ซม.⁻¹); ปฏิกิริยาจะเสร็จสมบูรณ์เมื่อความเข้มสูงสุดหายไป
3.4 ตัวทำละลายและการบำบัดภายหลัง-
โทลูอีนหรือไอโซโพรพานอลถูกใช้เป็นตัวทำละลาย (20%~30% ของมวลสารตั้งต้น) เพื่อลดความหนืดของระบบและส่งเสริมปฏิกิริยาที่สม่ำเสมอ หลังการทำปฏิกิริยา ตัวทำละลายและโมโนเมอร์ที่ไม่ทำปฏิกิริยาจะถูกกำจัดออกโดยการกลั่นแบบสุญญากาศ และกำจัดสารตกค้างของตัวเร่งปฏิกิริยาออกโดยการกรองเพื่อให้ได้น้ำมันซิลิโคนดัดแปลงที่เป็นโพลีอีเทอร์ที่โปร่งใสและเป็นเนื้อเดียวกัน-
ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์และข้อดีของการใช้งาน
4.1 ลักษณะการปฏิบัติงาน
น้ำมันซิลิโคนโพลีอีเทอร์ที่เตรียมจากน้ำมันซิลิโคนไฮโดรเจนด้าน 0.1%- มีคุณลักษณะความหนืดต่ำ (50~200 mPa・s) ความโปร่งใสสูง และความสามารถในการละลายน้ำที่ปรับได้ ความหนาแน่นของการต่อกิ่งโพลีเอเทอร์ต่ำ แรงโซ่ระหว่างโมเลกุลอ่อนแอ ผลิตภัณฑ์ไม่เสี่ยงต่อการเกิดเจล และความเสถียรในการจัดเก็บสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 12 เดือน แรงตึงผิวสามารถลดลงเหลือ 22~25 mN/m และยังมีคุณสมบัติในการเปียก การแพร่กระจาย และอิมัลชันที่ดีอีกด้วย
4.2 สถานการณ์การใช้งาน
ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ เนื่องจากเป็นน้ำยาปรับผ้านุ่มที่ชอบน้ำ จึงทำให้เนื้อผ้ามีความนุ่ม เรียบเนียน และป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ โดยไม่ส่งผลต่อการระบายอากาศ ในด้านการกำจัดฟอง มันถูกใช้เป็นสารลดฟองในระบบที่ใช้น้ำ- มีความหนืดต่ำทำให้กระจายตัวได้ง่าย ด้วยความเร็วในการสลายฟองที่รวดเร็วและ-การปราบปรามโฟมที่ยาวนาน ในอุตสาหกรรมการเคลือบ ในฐานะสารปรับระดับ จะช่วยเพิ่มความสามารถในการเปียกของสารเคลือบ และหลีกเลี่ยงข้อบกพร่อง เช่น รูเข็มและเปลือกส้ม
ข้อสรุปและแนวโน้ม
น้ำมันซิลิโคนไฮโดรเจนด้าน 0.1%- มีข้อได้เปรียบที่ไม่สามารถทดแทนได้ในการเตรียมน้ำมันซิลิโคนดัดแปลงโพลีอีเทอร์- เนื่องจากมีปฏิกิริยาเล็กน้อยและการกระจายพันธะ Si-H ที่สม่ำเสมอ ด้วยการควบคุมอัตราส่วนวัตถุดิบ (C=C:Si-H=1.1~1.2:1) ทำให้สามารถบรรลุปริมาณของกรดคลอโรพลาทินิก (20~40 ไมโครกรัม/กรัม) อุณหภูมิปฏิกิริยา (90~110 องศา ) และเวลาในการทำปฏิกิริยา (5~7 ชั่วโมง) อัตราการแปลงพันธะ Si-H ที่มากกว่าหรือเท่ากับ 95% สามารถทำได้ ซึ่งส่งผลให้มี-ประสิทธิภาพสูง น้ำมันซิลิโคนโพลีอีเทอร์ความหนืดต่ำ-
การวิจัยในอนาคตสามารถมุ่งเน้นไปที่ระบบที่ซับซ้อนของตัวเร่งปฏิกิริยา (เช่น แพลตตินัม-คอมเพล็กซ์ฟอสฟีน) เพื่อลดอุณหภูมิของปฏิกิริยาและลดเวลาในการทำปฏิกิริยา ในขณะเดียวกัน ก็สามารถสำรวจปฏิกิริยาการกราฟต์ของพอลิอีเทอร์ต่างๆ (เช่น บล็อกโพลีอีเทอร์และฟลูออริเนตพอลิอีเทอร์) กับน้ำมันซิลิโคนไฮโดรเจนด้านข้าง 0.1% เพื่อพัฒนาน้ำมันซิลิโคนโพลีอีเทอร์อเนกประสงค์- และขยายการใช้งานในสาขา-ระดับสูง เช่น พลังงานใหม่และชีวเวชศาสตร์
