WO2013097167A1

WO2013097167A1 - 一种有机硅表面活性剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: WO2013097167A1
Application number: PCT/CN2011/084992
Authority: WO
Inventors: 黄振宏; 谢秀鸿
Original assignee: 广东标美硅氟新材料有限公司
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-30
Publication date: 2013-07-04
Also published as: CN103182271A; CN103182271B

Abstract

本发明公开了一种有机硅表面活性剂及其制备方法和应用，所述有机硅表面活性剂具有式（I）所示结构，其中，c不为0；a，b，c均为整数且10<a+b+c<200；m=0~40；n=0~30；x=3~30；x，m，n均为整数，且m，n不同时为0；R为C_6〜20的直链或异构长链烷基，或为烷基苯基；R'为H，CH₃，C₂H₅，C₃H₇，C₄H₉。所述的有机硅表面活性剂具有新颖的结构，具有优异的乳化能力；所述有机硅表面活性剂对很大粘度范围的聚二甲基硅氧烷和各种改性聚二甲基硅氧烷，均有优良的乳化能力，单一使用即可达到良好的乳化效果，无需与其他乳化剂复配，且乳化工艺简单，无需过均质机或其他特殊的乳化工艺，便可制得稳定的O/W型硅油乳液，使用方便。

Description

说明书

一种有机硅表面活性剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及有机硅表面活性剂化学领域，具体涉及一种有机硅表面活性剂及其制备方法和应用。

背景技术

有机硅表面活性剂是随着有机硅新型材料发展起来的一种新型表面活性剂，它以独特的性能赢得了广阔的生存和发展空间，现已经成为越来越重要的一种表面活性剂。

有机硅表面活性剂主要是指以聚二甲基硅氧垸为疏水主链，在其中引入一个或多个有机极性基团而构成的一类表面活性剂。除具有普通表面活性剂的通性外，还具有比普通表面活性剂更好的表面活性，是一类高效的表面活性剂，具有乳化性，分散性，易展布性，润湿性，抗静电性，消泡、稳泡、起泡等性能。这些特性缘于聚二甲基硅氧垸低表面张力和弱分子间作用力。

乳化剂是乳液的重要组成部分，它是连接油相和水相的桥梁。为了使体系满足在使用期限内保持稳定，人们开发了种类繁多的乳化剂，或为单一组分或为复配型，或为通用型或为专用型。

随着有机硅材料的发展，有机硅类乳化剂的品种不断增多，性能也不断提高，但单一使用应用于硅油类乳液配方中的 0/W有机硅乳化剂却鲜见报道。若想获得稳定的 Si/W型乳液，现有的方法是，通过将不同 HLB值的乳化剂进行复配，使乳化剂体系的 HLB值与被乳化硅油的 HLB值相当，或者借助机械均质机等特别的乳化工艺。然而，不同粘度的硅油，对乳化剂 HLB值的要求不大一样，不同的改性硅油，其 HLB—般也有一定的差别。这就要求配方工程师对不同的硅油乳液体系，复配出不同的乳化剂体系。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机硅表面活性剂。该有机硅表面活性剂的结构特征为，聚有机硅氧垸侧链经硅氢加成反应，接枝了以长链垸基或垸基苯基封端的聚醚，其对很大粘度范围的聚二甲基硅氧垸和各种改性聚二甲基硅氧垸，均有优异的乳化能力，单一使用即可达到良好的乳化效果，无需与其他乳化剂复配，且乳化工艺简单，无需过均质机或其他特殊的乳化工艺，便可制得稳定的硅油乳液，使用方便。

本发明的目的还在于提供所述有机硅表面活性剂在 0/W型硅油乳液配方中的应用。

本发明的上述目的通过下述方案予以实现：

一种有机硅表面活性剂，具有式（ I ) 所示结构：

( I )

其中， c不为零； a, b, c均为整数且 10<a+b+c<200; m=0~40; n=0~30; x=3~30; x, m, n均为整数，且 m, n不同时为 0; R为 C₆〜₂。的直链或异构长链垸基，或为垸基苯基； R'为 H, CH₃, C₂¾, C₃H₇, C₄H₉ o

作为一种优选方案，所述有机硅表面活性剂的结构优选为 a=0〜150; b=0〜 60: c=l〜60。作为一种优选方案，所述有机硅表面活性剂的结构优选为 a=l〜60; b=l〜20; c=l〜20; a, b, c均为整数且 20<a+b+c< 100;

m=5~15; n=6~20; x=6~12; x, m, n均为整数；

R为 C₈〜₁₆的直链或异构长链垸基。

所述有机硅表面活性剂的制备方法如下：

包括如下步骤：将具有式（III) 结构或式（11 )、式（III) 结构的烯丙基聚醚与含氢硅油加入反应釜中，在氮气氛围的保护下，搅拌，加热升温至 80~100°C，加入氯铂酸-异丙醇催化剂，继续加热至 110~180°C反应，直至体系变得透明，得到所述有机硅表面活性剂。

H₂C=CHCH₂-0~ CH₂CH₂0)~{CH₂CH0)~R'

'm、 ' n

CH₃

( II )；

(III)。

所述有机硅表面活性剂为无色至浅黄色液体或膏状物。

所述有机硅表面活性剂在乳化剂中的应用。

所述有机硅表面活性剂具有优异的乳化性能，作为 0/W型硅油乳液配方的乳化剂，可单独使用。

所述有机硅表面活性剂作为 0/W型硅油乳液配方的乳化剂时，其用量按质量比为有机硅表面活性剂：硅油 =1: 2~6。

所述有机硅表面活性剂作为膏霜配方的乳化剂时，其用量按质量比为本有机硅表面活性剂：待乳化体系 =1: 5~9。

本发明所述有机硅表面活性剂对很大粘度范围（例如约 2cSt~12500cSt) 的聚二甲基硅氧垸和各种改性聚二甲基硅氧垸，均有优良的乳化能力。与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明所述的新型有机硅表面活性剂，结构中含有聚硅氧垸以及与聚醚链节直接相连的垸烃两种疏水链段，中间有多个极性的聚醚亲水基团，因而具有优异的乳化能力；所述新型有机硅表面活性剂对很大粘度范围的聚二甲基硅氧垸和各种改性聚二甲基硅氧垸，均有优良的乳化能力，单一使用即可达到良好的乳化效果，无需与其他乳化剂复配，且乳化工艺简单，无需过均质机或其他特殊的乳化工艺，便可制得稳定的 0/W型硅油乳液，使用方便。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实施例中，所用到的催化剂为本领域常用的氯铂酸-异丙醇催化剂。

实施例 1

在带有搅拌装置、鼓 N₂装置和温度计的三颈烧瓶中，加入 0.3mol烯丙基聚醚式（ II ) (m=10, n=6, R'为 C₃H₇)， 0.3mol烯丙基聚醚式（III) (x=9， R为 C₁₂H₂₅)， 0.5mol含氢值约为 0.3 % (；质量百分比：)的含氢硅油（a+b+c^80，由此可见 b+c^ 18, a: b: c^62: 9: 9), 在氮气氛围的保护下，加热升温到 80°C时，加入 0.03g催化剂，继续加热至 120°C〜130°C反应，直至体系变透明，即得到浅黄色透明的有机硅表面活性剂。

实施例 2

在带有搅拌装置、鼓 N₂装置和温度计的三颈烧瓶中，加入 0.2mol烯丙基聚醚（ II ) (m=38, n=0, R'为 H)， 0.3mol烯丙基聚醚（III) (x=3， R为 C₁₆H₃₃)， 0.4mol 含氢值约为 0.2% (质量百分比)的含氢硅油（a+b+c^ l30，由此可见 b+c^20, a: b: c^ HO: 8: 12)，在氮气氛围的保护下，加热升温到 100°C时，加入 0.03g催化剂，继续加热至 150°C〜160°C反应，直至体系变透明，即得到浅黄色透明的有机硅表面活性剂。

实施例 3

在带有搅拌装置、鼓 N₂装置和温度计的三颈烧瓶中，加入 0.18mol烯丙基聚醚（Π ) (m=2, n=30, R'为 H)， 0.2mol烯丙基聚醚（III) (x=28， R为 C₁₈H₃₇)， 0.32mol含氢值约为 0.35 % (质量百分比)的含氢硅油（a+b+c 30，由此可见 b+c ^20, a: b: c^22: 5: 3 ), 在氮气氛围的保护下，加热升温到 90°C时，加入 0.03g 催化剂，继续加热至 130°C〜140°C反应，直至体系变透明，即得到浅黄色透明的有机硅表面活性剂。

实施例 4

在带有搅拌装置、鼓 N₂装置和温度计的三颈烧瓶中，加入 0.25mol烯丙基聚醚（ II ) (m=16, n=10, R'为 CH₃)， 0.22mol烯丙基聚醚（III) (x=7， R为 C₆H₁₃)， 0.4mol含氢值约为 0.17%的 (；质量百分比:)含氢硅油（a+b+c^ l40，由此可见 b+c ^20, a: b: c^ l20: 11 : 9 )，在氮气氛围的保护下，加热升温到 94°C时，加入 0.03g 催化剂，继续加热至 160°C〜170°C反应，直至体系变透明，即得到浅黄色透明的有机硅表面活性剂。

实施例 5

在带有搅拌装置、鼓 N₂装置和温度计的三颈烧瓶中，加入 0.33mol烯丙基聚醚（III) (x=25, R为 C₂。H₄₁ )， 0.3mol含氢值约为 0.28%的 (质量百分比)含氢硅油（a+c^95，由此可见 b=0, c^20, a: c^75: 20)，在氮气氛围的保护下，力口热升温加热到 90°C时，加入 0.03g催化剂，继续加热至 160°C〜170°C反应，直至体系变透明，即得到浅黄色透明的有机硅表面活性剂。实施例 6 在乳化釜中加入 20份二甲基硅氧垸（不同粘度），及 6份实施例 1所得的有机硅表面活性剂，搅拌均匀后，一次性加入约 6份蒸馏水（或纯化水），继续充分搅拌混合均匀，此时体系呈透明膏状。随后在搅拌条件下，缓慢加入剩余的 68份水，即可得到泛蓝的乳白色液体。 2500r/minx l5min离心，不分层。具体见表 1。表 1 乳化不同粘度的二甲基硅油成份配方 1 配方 2 配方 3 配方 4 硅油相

二甲基硅氧垸复合环体 20

lOOcSt二甲硅油 20

lOOOcSt二甲硅油 20

12500cSt二甲硅油 20 实施例 1所得的有机硅表面活性剂 6 6 6 6 水相

蒸馏水或去离子水 74 74 74 74 离心稳定性 (2500r/minx l5 min) 稳定稳定稳定稳定

实施例 7 在乳化釜中加入 20份改性硅油，及 6份实施例 1所得的有机硅表面活性剂，搅拌均匀后，一次性加入约 6份蒸馏水（或纯化水），继续充分搅拌混合均匀，此时体系呈透明膏状。随后在搅拌条件下，缓慢加入剩余的 68份水，即可得到泛蓝的乳白色液体。 2500r/minx l5min离心，不分层。具体见表 2。表 2乳化不同的改性硅油成份配方 1 配方 2 配方 3 配方 4

20

氨基硅油 20

羟基硅油 20

垸基硅油

实施例 1所得的有机硅表面活性剂 6 6 6

水相

蒸馏水或去离子水 74 74 74 74 离心稳定性 (2500r/minx 15 min) 稳定稳定稳定实施例 8 在乳化釜中加入 20份硅油，及 7份实施例 4所得的有机硅表面活性剂，搅拌均匀后，一次性加入约 5份蒸馏水（或纯化水），继续充分搅拌混合均匀，此时体系呈透明膏状。随后在搅拌条件下，缓慢加入剩余的 68份水，即可得到泛蓝的乳白色液体。 2500r/minx l5min离心，不分层。具体见表 3。表 3 乳化不同的硅油成份配方 1 配方 2 配方 3 配方 4 lOOOcSt二甲硅油 20

12500cSt二甲硅油 20

氨基硅油 20

苯基硅油

实施例 1所得的有机硅表面活性剂 7 7 7

^相

蒸馏水或去离子水 73 73 73 73 离心稳定性 (2500r/minx 15 min) 稳定稳定稳定

Claims

权利要求书

1. 一种有机硅表面活性剂，其特征在于，具有如式（ I ) 所示结构:

( I )

其中， c不为零； a, b, c均为整数且 10<a+b+c<200; m=0~40; n=0~30; x=3~30; x, m, n均为整数，且 m, n不同时为 0; R为 C₆〜₂。的直链或异构长链垸基，或为垸基苯基； R'为 H, CH₃, C₂¾, C₃H₇, C₄H₉。

ccsll

H H

2. 如权利要求 1 所述有机硅表面活性剂， 3，所述 a=0〜150; b=0〜60; c=l〜60。

3.如权利要求 1所述有机硅表面活性剂，其特征在于，所述 a=l〜60; b=l〜 20; c=l〜20; a, b, c均为整数且 20<a+b+c< 100; m=5~15; n=6~20; x=6~12; x, m_: n均为整数； R为 C₈〜₁₆ 的直链或异构长链垸基。

4. 权利要求 1、 2或 3所述有机硅表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将具有式（III) 结构或式（11 )、式（III) 结构的烯丙基聚醚和含氢硅油加入反应釜中，在氮气氛围的保护下，搅拌升温至 80~100°C，加入氯铂酸-异丙醇催化剂，继续加热至 110~180°C反应，直至体系变得透明，得到所述有机硅表面活性剂；

H₂C=CHCH₂— 0~ CH₂CH₂o W)~{CH₂C I HO ')~ n R'

CH₃

( II ):

(111)。

5. 权利要求 1、 2或 3所述有机硅表面活性剂在乳化剂中的应用。

6. 如权利要求 5所述的应用，其特征在于，所述有机硅表面活性剂单独作为 0/W型硅油乳液配方的乳化剂。

7. 如权利要求 5所述的应用，其特征在于，所述有机硅表面活性剂作为 0/W型硅油乳液配方的乳化剂时，其用量按质量比为有机硅表面活性剂：硅油 =1 :2~6。

8. 如权利要求 5所述的应用，其特征在于，所述有机硅表面活性剂作为膏霜配方的乳化剂时，其用量按质量比为有机硅表面活性剂：待乳化体系