一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂及其制备与应用方法
【专利摘要】本发明属于有机硅表面润湿剂【技术领域】，特别涉及一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂及其制备与应用方法。本发明聚醚改性三硅氧烷润湿剂，以纳米孔洞材料负载Pt(0)催化剂，在反应器中，反应(反应时间≤2h)得到所述聚醚改性三硅氧烷润湿剂；本发明聚醚改性三硅氧烷润湿剂的粘度20～100cSt，表面张力≤21mN/m，在水性涂料中使用时，可以在较高环境温度：40～70℃，碱性条件：pH＝10，长时间200小时老化后，仍然对基材具有良好的润湿性，涂膜不产生缩孔和斑点；本发明聚醚改性三硅氧烷润湿剂，可以应用于水性皮革整理剂(高温涂饰)、水性涂料、木器漆以及农用化学试剂等领域，具有快速延展性、湿润性和环境适应性。本发明方法生产效率高、生产成本低、操作简单、无毒环保。
【专利说明】一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂及其制备与应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机硅表面润湿剂【技术领域】，特别涉及一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂 及其制备与应用方法。
【背景技术】
[0002] 聚醚改性三硅氧烷属于有机硅表面活性剂，其甲基以独特的"伞型"结构吸附于空 气-水界面上，可使表面张力降至20mN/m左右。聚醚改性三硅氧烷不仅能降低油水界面的 界面张力，同时还能在疏水表面润湿扩展，这一能力称为"超级润湿性"。
[0003] 聚醚改性三硅氧烷分子中既含有机基团，又含硅元素，因此它除具有聚硅氧烷的 耐高温、无毒、无腐蚀、耐候及生理惰性等特点外，还具有碳氢表面活性剂的表面活性高、乳 化、润湿、分散、抗静电性能好以及能消泡和抑泡等特点，因而在农药、纺织、日化、皮革、涂 料、洗涤、染料、染整、颜料分散、金属加工液、采油等领域具有独特的应用效果。在皮革领 域，聚醚改性三硅氧烷用作手感剂，可赋予皮革滑感、柔感、油感、蜡感等。经有机硅手感剂 整饰后的皮革，不仅可保持弹性、丰满性、透气性和卫生性能，而且可改善手感，提高柔软 性，对水、化学品都有良好的稳定性。在农药领域，聚醚改性三硅氧烷用作叶面吸收助剂， 能使药液的表面张力低于植物叶表面湿润临界值（约25mN/m)之下，故能促使药液由叶孔 渗透进入表皮，减少了农药的挥发和光解的损失，提高农药的有效利用率，降低农药投放量 30 %?50%，是非常有效的农药助剂。
[0004] 但是聚醚改性三硅氧烷表面活性剂如：迈高新材的Silwet L-77和道康宁公司 0FX-5211等产品在碱性条件下容易水解，尤其是高温（彡60°C )、碱性（PH = 10)条件下， 表面张力下降，在上述环境中，作为水性木器漆或者水性皮革涂层剂的润湿剂使用时，经常 出现缩孔或者亮斑，影响了水性产品的使用效果。
[0005] CN101657489A报道了一种通过改变M和M'上的取代基团，与变化D链结上聚氧 化烯烃取代基相结合的方法，制备在碱性和酸性条件下使用的表面活性剂。CN101318115A 和CN101905134A分别报道了两种双尾聚醚改性三硅氧烷表面活性剂，用于在碱性环境的 农药助剂。但上述几种方法，都涉及三硅氧烷或聚醚的分子结构改变，原材料成本较高，对 于产品的推广不利；这些专利涉及的产品，都没有在高温和碱性环境中，作为水性涂料润湿 剂使用。在水性涂料的使用实践中，高温（彡60°C )、碱性（PH = 10)条件下，聚醚改性三 硅氧烷溶液的表面张力下降很快，一般在48小时内，保持水性涂料涂敷到基材后，涂层出 现缩孔或者表面出现斑点。本发明致力于解决聚醚改姓三硅氧烷产品上述缺陷，开发耐高 温、耐碱性超级润湿剂的制备方法及生产系统。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服聚醚改性三硅氧烷耐高温和耐碱性差的缺陷，而提供一种 聚醚改性三硅氧烷润湿剂及其制备与应用方法。
[0007] -种聚醚改性三硅氧烷润湿剂，所述聚醚改性三硅氧烷润湿剂的结构通式如下：
[0008]
【权利要求】
1. 一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂，其特征在于，所述聚醚改性三硅氧烷润湿剂的结构 通式如下：
其中m为O?10范围内的整数，η为5?15范围内的整数，R为-H、-CH3或-(：2!16。
2. 如权利要求1所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的制备方法，其特征在于：以纳 米孔洞材料负载Pt(0)催化剂，在反应器中，反应得到所述聚醚改性三硅氧烷润湿剂。
3. 根据权利要求2所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的制备方法，其特征在于，包 括以下步骤： 在反应器中加入一定量的聚醚和纳米孔洞材料负载的Pt(O)催化剂，在80°C?120°C温度下搅拌30min?60min;在上述温度下滴加一定量的七甲基三硅氧烷，滴加完成后保温 Ih?2h;然后在60°C?90°C温度下，-0. 08MPa?0. 09MPa压力下脱除未反应的反应原料 0. 5h?Ih得到所述聚醚改性三硅氧烷润湿剂产品。
4. 根据权利要求3所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的制备方法，其特征在于，所 述聚醚的结构通式如下： H2C=CH2CH2O(CH2CH2CH2O)n (CH2CH2O)nR，其中m为 0 ?10 范围内的整数，η为 5 ?15 范 围内的整数，R为-H、-CH3或-C2H6。
5. 根据权利要求3所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的制备方法，其特征在于：所 述七甲基三硅氧烷的滴加速度为l〇〇g/h?1000kg/h。
6. 根据权利要求3?5任意一项权利要求所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的制备 方法，其特征在于：所述聚醚和七甲基三硅氧烷的摩尔比为（1?1. 3) :1。
7. 根据权利要求3?5任意一项权利要求所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的制备 方法，其特征在于：所述纳米孔洞材料负载的Pt(0)催化剂中的Pt元素的质量占聚醚与七 甲基三硅氧烷总质量的0. 005%。?0. 020%〇。
8. 根据权利要求2?5任意一项权利要求所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的制备 方法，其特征在于，所述纳米孔洞材料负载Pt(O)催化剂的制备方法包括如下步骤： 将六水合氯钼酸溶于异丙醇，溶液中钼元素的质量百分数为2%?10%，以NaHCO3和 二乙烯基四甲基二硅氧烷中和还原，得到Pt(0)的异丙醇溶液，将纳米孔洞材料浸入Pt(0) 的异丙醇溶液中，控制温度为50°C?70°C至异丙醇完全挥发，降至常温，得到纳米孔洞材 料负载Pt(O)催化剂。
9. 根据权利要求8所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的制备方法，其特征在于：所 述六水合氯钼酸、NaHCO3、二乙烯基四甲基二硅氧烷的摩尔比为六水合氯钼酸：NaHCO3 :二 乙稀基四甲基-娃氧烧=1 :4 :6。
10. 根据权利要求8所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的制备方法，其特征在于：所 述纳米孔洞材料为Ti02,Si02、Al203和分子筛中的一种或多种；所述纳米孔洞材料的纳米孔 洞直径为50nm?500nm。
11. 根据权利要求2?5任意一项权利要求所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的制 备方法，其特征在于：所述反应器为带有导流桶的搅拌反应器，其中导流桶和反应器直径比 为 0· 55 ?0· 8。
12. 根据权利要求11所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的制备方法，其特征在于， 所述带有导流桶的搅拌反应器结构为：在带有导流桶的搅拌反应器的导流桶内，沿导流桶 轴向设置搅拌杆（2);搅拌杆（2)通过多条连接杆（6)与导流桶内壁相连；导流桶侧壁（4) 上设置多个孔洞（5);导流桶上壁（3)顶端向内收缩，其与导流桶侧壁（4)的夹角为a;导流 桶下壁（7)底端向外扩张，其与导流桶侧壁（4)的夹角为b;搅拌叶片（8)与位于导流桶下 壁（7)内部的搅拌杆（2)的底端相连；搅拌杆（2)的顶端与电机⑴相连。
13. 根据权利要求12所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的制备方法，其特征在于： 所述搅拌叶片（8)为推进式叶片；所述导流桶侧壁（4)上设置2?3排孔洞（5);所述孔洞 (5)的直径为5mm?IOmm;所述夹角a和夹角b的角度分别为30°?45°。
14. 如权利要求1所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的应用方法，其特征在于：所述 聚醚改性三硅氧烷润湿剂用作水性涂料助剂、木器漆助剂以及农药助剂。
15. 根据权利要求14所述的一种聚醚改性三硅氧烷润湿剂的应用方法，其特征在于： 所述聚醚改性三硅氧烷润湿剂使用温度为40°C?70°C，使用pH为7?10。
【文档编号】C08G65/336GK104312256SQ201410642407
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2014年11月7日
【发明者】张建森, 王文忠, 张俊环, 钱光磊, 张小宸, 冀璐, 李庆, 董春辉 申请人:北京优美特纳米材料科技有限公司