劉順成(唐山三友硅業(yè)有限責(zé)任公司，河北 唐山 063305)

0 引言

針對有機(jī)硅聚合物而言，其本身具備相對穩(wěn)定的化學(xué)性能，并且揮發(fā)性也相對較低，其與溶劑之間具備較為出色的兼容性，并且不會對環(huán)境帶來較大的污染，因?yàn)槲：π暂^低因此其被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)過程中。國內(nèi)外針對有機(jī)硅聚合物作出了許多研究，相繼研究出了種類不同的嵌段性兩親共聚物，并為其賦予了十分特征化的宏觀兩親性質(zhì)，但由于親油單體與親水單體之間存在相容難度大、差距較大的特征，這也致使其最終制作出的共聚物性能存在不穩(wěn)定的特性。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 制備有機(jī)硅兩親性高聚物

首先將增添到LMA當(dāng)中的產(chǎn)品記作P1，而另一部分增添到TMA中的產(chǎn)品記作P2，最后增添到CMA中的產(chǎn)品則記作P3，本次研究中將關(guān)于P2的制備為例[1]。首先，在裝配有攪拌器、回流冷凝管以及溫度計(jì)的三口圓底燒瓶當(dāng)中陸續(xù)增添甲苯、10 g含氫硅油以及對苯二酚，在完成試劑添加后，將溫度提升到50 ℃，隨后再向其中增添氯鉑酸催化劑，并將溫度控制在90～95 ℃區(qū)間之內(nèi)，經(jīng)由攪拌過后在其中滴入FB與TMA的混合液，持續(xù)滴加1 h后，預(yù)留出5 h的反應(yīng)時(shí)間，在完成反應(yīng)之后進(jìn)行減壓蒸餾操作，并去除其中存在的低沸點(diǎn)雜質(zhì)以及甲苯，最終形成具備淡黃色特征的投名狀黏稠液體。這一液體也就是有機(jī)硅兩親性高聚物P2，而對于P1以及P3而言，其實(shí)際制備過程與P2相同，僅需在制備過程中控制長鏈烷基酯[2]。

1.2 制備有機(jī)硅消泡劑

首先充分融合二甲基硅油以及疏水白炭黑，首先將二甲基硅油與白炭黑的比例為5∶95的混合物添加到容量為250 mL 的三口圓底曬平內(nèi)，同時(shí)經(jīng)由KOH溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.0%)進(jìn)行催化，將溫度升高到130～140 ℃，使其經(jīng)歷5 h的恒溫反應(yīng)[3]。在冷卻完成以后，可以得出硅膏。隨后，在容量為100 mL的燒杯內(nèi)部相繼增添有機(jī)硅兩親性高聚物、復(fù)合型乳化劑、硅膏等。并在常規(guī)室溫的條件下，通過應(yīng)用高剪切分散劑進(jìn)行高速攪拌，持續(xù)時(shí)長為5 min，通過這樣的方式確保乳化劑能夠呈現(xiàn)均勻分散的形態(tài)，并在持續(xù)10 min 的時(shí)間內(nèi)向其中滴入熱水共計(jì)24 g，并且保持其溫度處于70～80 ℃的區(qū)間之內(nèi)。在繼續(xù)展開2 min的攪拌過后，再向其內(nèi)部添加黏稠劑水溶液，確保其質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到0.3%，隨后使其呈現(xiàn)完全乳化的形態(tài)[4]。隨后，再持續(xù)對其進(jìn)行攪拌，在攪拌3 min過后，引用NaOH水溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)10.0%)對溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)，最終得出的溶液pH為7。最后制作出有機(jī)硅消泡劑溶液，也就是上一節(jié)中所提到的P1、P2、P3乳液。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面張力測試

如果實(shí)際應(yīng)用到的乳化劑為有機(jī)硅兩親性高聚物，則其在反應(yīng)過程中很可能導(dǎo)致水表面張力呈現(xiàn)出不斷下降的趨勢[5]。而對于有機(jī)硅兩親性高聚物而言，其主要是經(jīng)由聚醚接枝以及長鏈烷基酯在含氫硅油主鏈上方共同合成的，由于聚醚以及鏈烷基酯之間的差異化鏈長情況很可能會導(dǎo)致分子結(jié)構(gòu)受到影響，并且其會在很大程度上改變水表面張力情況，在這一情況下，針對鏈長短帶給有機(jī)硅高聚物表面張力的影響十分關(guān)鍵。因此這里選擇針對LMA、PB物質(zhì)量帶給P1表面張力的影響作出分析。

根據(jù)最后得出的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，聚醚本身為親水部分，而與之相對應(yīng)的疏水部分則為Si-O-Si主鏈以及烷基酯，一旦硅油當(dāng)中基酯含量大幅度提升，則會導(dǎo)致硅油的疏水性大幅度提升，致使其表面張力出現(xiàn)降低。一旦聚醚含量出現(xiàn)提升使，則相應(yīng)改性物黏度也會隨之提升，同時(shí)與之相對應(yīng)的分子質(zhì)量也呈現(xiàn)出不斷增大的趨勢[6]。并且最后僅存的聚醚鏈之間互相呈現(xiàn)出交聯(lián)、蜷曲的形態(tài)，這也導(dǎo)致改性物自身的水溶性大幅度降低，在無形中引發(fā)表面張力的擴(kuò)大。這也意味著，一旦n(FB)∶n(LMA)之間的比例為1∶1，則其表面張力會下降，如果數(shù)值下降到22.22 mN/m，則這一過程中的P1則會具備較為出色的表面活性。

這里選擇將產(chǎn)物P1、P2、P3作為基本溶質(zhì)，水為溶劑，以此來將相關(guān)產(chǎn)物分別配置為濃度、質(zhì)量不盡相同的水溶液[7]。處于室溫條件下，針對質(zhì)量濃度帶給表面張力的影響進(jìn)行檢測(結(jié)果如圖1所示)?？梢园l(fā)現(xiàn)，不同長鏈烷基酯結(jié)構(gòu)類似的改性物本身呈現(xiàn)出的規(guī)律具備一定共同性，也就是在產(chǎn)物質(zhì)量濃度不斷提升的同時(shí)，其中水溶液表面自身存在的張力不斷降低。特別是在質(zhì)量濃度達(dá)到0.6 g/L時(shí)，其表面張力情況不會下降，這也意味著不論是針對P1、P2還是P3而言，其都已經(jīng)超過了膠束濃度的臨界值[8]。這也意味著P1、P2、P3的表面張力情況分別達(dá)成了22.24、22.03、21.88 mN/m。在這一綜合體系當(dāng)中，由于長鏈烷基酯的引入，導(dǎo)致水表面張力出現(xiàn)十分明顯的降低。其可以立足于質(zhì)量濃度相對較低的條件下，進(jìn)一步減少體系表面張力情況，確保表面性能更加出色。將上述三者之間互相對比可以發(fā)現(xiàn)，在疏水鏈段含量越多的條件下，疏水性也會隨之增強(qiáng)，水自身的表面張力下降得也就越強(qiáng)。而最終呈現(xiàn)出的y(P1)＞y(P2)＞y(P3)的情況，則可能是因?yàn)镻3端本身具備相對較長的鏈段，導(dǎo)致分子之間出現(xiàn)較強(qiáng)的締合性，最終使各個界面分子之間存在的束縛作用遭到破壞[9]。

圖1 產(chǎn)物水溶液表面張力變化情況

2.2 消泡劑乳液粒徑分析

在常規(guī)室溫條件以下，在本文所研究的三類有機(jī)硅消泡劑乳液當(dāng)中，可以進(jìn)一步選取出實(shí)踐效果較為出色的三種乳液，其分別為P1、P2以及P3乳液[10]。隨后可以將其配置為質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較低的水溶液(0.01%)，并在此基礎(chǔ)上分析粒徑的分布情況。經(jīng)由核驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，P1以及P2溶液的粒徑，本身呈現(xiàn)單峰形式分布，顆粒大小情況相對來說較為統(tǒng)一，并且各個粒徑的分布形式也相對集中。這其中P1、P2粒徑的集中區(qū)域主要為210 nm、260 nm，并且這其中P2乳液的粒徑分布情況具備相對較窄的特征。由于粒徑分布情況相對較窄，這對于乳液消泡過程中顆粒的擴(kuò)散情況十分有利，其能夠大幅度提升乳液乳化效果，并促進(jìn)乳液穩(wěn)定性能的提升，通過這樣的方式來對起泡液體系當(dāng)中乳液的分析狀態(tài)做出優(yōu)化，從根本上提升消泡的速度。對于P3乳液而言，其本身呈現(xiàn)出雙峰分布的形式，并且其粒徑更多地分布在470 nm，粒徑的實(shí)際分布情況相對較寬，顆粒本身的粒徑程度也較大，而導(dǎo)致粒徑分布差異化的原因主要為：由于P3乳液本身具備數(shù)目較大的活性成分分子量，同時(shí)其鏈段也相對較長，引起其在體系當(dāng)中很可能會出現(xiàn)一部分網(wǎng)狀類結(jié)構(gòu)，致使乳液的粒徑大幅度提升，同時(shí)粒徑分布情況越發(fā)增寬。

2.3 消泡劑乳液穩(wěn)定性測試

針對有機(jī)硅消泡劑乳液P1、P2、P3而言，其本身呈現(xiàn)出形態(tài)較為規(guī)整的圓球狀，并且不同微粒之間具備較為清楚的界限，并未產(chǎn)生具體的團(tuán)聚情況。由此可以證明在實(shí)驗(yàn)開展過程中，實(shí)際選用的乳化方式、乳化劑具備合理性，同時(shí)最終制作出的消泡劑乳液也具備相對出色的穩(wěn)定性。在高溫條件下，P1、P2、P3消泡劑都可以確保圓球具備良好的結(jié)構(gòu)，如果儲存條件為80 ℃，則可以確保乳液具備最為出色的性能。

2.4 消抑泡測試

針對固含量保持為20%的自制消泡劑，以及與之類型相同的國內(nèi)外產(chǎn)品的消抑泡性能進(jìn)行對比，實(shí)際選擇的產(chǎn)品分別為德國瓦克消泡劑以及陜西日新石油化工消泡劑。

根據(jù)最終結(jié)果可以看出，上述三種消泡劑以及其余兩類消泡乳液，在十二烷基苯磺酸鈉溶液當(dāng)中(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%)的消泡時(shí)間分別表示為：12、6、8、12、8 s，在黑液當(dāng)中的消泡時(shí)間分別為：16、12、14、23、14 s。由此可以看出，在差異化的消泡體系當(dāng)中，P2乳液的基本消泡性能要超過P1、P3，甚至要好于國內(nèi)外的同類型產(chǎn)品。同時(shí)針對五種乳液的抑泡性能展開分析比對，同樣可以確保P2溶液具備更加出色的抑泡性能。在這一過程中，P2乳液在十二烷基苯磺酸鈉溶液內(nèi)部的抑泡高度達(dá)到300 mL，同時(shí)國內(nèi)某類型乳液RX-504的抑泡高度則高達(dá)500 mL，德國859乳液的抑泡高度為600 mL，而另外的P2乳液抑泡高度則遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于300 mL。相較于這兩種國內(nèi)外優(yōu)秀產(chǎn)品而言，P2乳液展現(xiàn)出了較為出色的抑泡性能。

造成這一情況的主要原因在于：一方面，P2乳液的粒徑分布情況相對均勻，并且呈現(xiàn)出集中化的區(qū)域，十分利于后續(xù)乳液顆粒的擴(kuò)散速度；另一方面，針對P1、P2、P3的區(qū)別則主要在于甲基丙烯酸長鏈烷基酯鏈之間存在長短方面的差異性，鏈自身長短效果是否出色將會在很大程度上影響到其消泡效果，并且致使其抑泡性能更加出色，是一種具備出色應(yīng)用性能的消泡劑類產(chǎn)品。

3 結(jié)語

本文選擇將氯鉑酸作為催化劑進(jìn)一步開展硅氫加成工作，隨后在疏水性含氫硅油側(cè)鏈上進(jìn)行疏水性長鏈烷基酯、親水性烯丙醇聚氧乙烯醚的轉(zhuǎn)接，最終獲得一系列有機(jī)硅兩親性聚合物。同時(shí)經(jīng)由圖譜結(jié)果可以證明長鏈烷基酯以及聚醚被接枝到了硅油的側(cè)鏈區(qū)域。

針對兩親性聚合物的表面張力情況展開測定，最終得出的結(jié)果為P1、P2、P3的表面張力最低值分別為22.24、22.03、21.88 N/m。將這一結(jié)果與有機(jī)硅的P1、P2、P3乳液粒徑分布進(jìn)行對比后發(fā)現(xiàn)，P2乳液粒徑更多的幾種為260 mm，并且粒徑的實(shí)際分布情況也相對較為均勻，對于消泡過程當(dāng)中顆粒的擴(kuò)散情況較為有利，并且其同樣具備較為出色的乳化效果。

根據(jù)消抑泡性能測試結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，P2本身的抑泡性以及乳液小泡性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過P1、P3乳液，甚至其也由于國內(nèi)外優(yōu)秀同類產(chǎn)品。將其浸泡在十二烷基苯磺酸鈉溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%)當(dāng)中，并將浸泡時(shí)間控制為6 s，則抑泡高度為300 mL。將其浸泡洗衣粉溶液中(質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%)，并將消泡時(shí)間控制在4 s，這一過程中的抑泡高度達(dá)到了300 mL；同時(shí)將其浸泡在黑夜中(濃度為30%)的溶液中消泡時(shí)間，控制這一消泡時(shí)間為12 s，并且確保其抑泡高度達(dá)到300 mL。