Olej silikonowy modyfikowany polieterem, znany również jako polisiloksan modyfikowany polieterem, jest najczęściej produkowanym i powszechnie stosowanym rodzajem modyfikowanego oleju silikonowego w przemyśle krzemoorganicznym. Ponieważ jego struktura molekularna zawiera zarówno grupy hydrofobowe, jak i hydrofilowe, olej silikonowy modyfikowany polieterem wykazuje właściwości powierzchniowo czynne.
Rodzaje strukturalne polieterowego oleju silikonowego
(1) Typ łańcucha bocznego (najpopularniejszy typ)
(2) Typ-z dwoma końcami
(3) Łańcuch boczny, typ z dwoma-końcami
(4) Typ-jednego końca
W jednostce polieterowej C2H4O)a(C3H6O)bR istnieje równowaga pomiędzy hydrofilowością i hydrofobowością pomiędzy a i b.
Aby utrzymać aktywność powierzchniową, stosunek b/(a+b) jest ogólnie kontrolowany w zakresie od 0,2 do 0,8. Oznacza to, że gdy b/(a+b) jest mniejsze niż 0,2, hydrofilowość jest duża, a wartość równowagi hydrofilowej-lipofilowej (HLB) jest duża; gdy b/(a+b) jest większe niż 0,8, hydrofobowość jest silna, a wartość HLB jest mała. Średnia masa molowa segmentów polieterowych jest na ogół kontrolowana w zakresie od 500 do 5000 g·mol⁻¹. Poniżej 500 g·mol⁻¹ aktywność powierzchniowa nie może być w pełni zrealizowana, natomiast powyżej 5000 g·mol⁻¹ lepkość jest zbyt wysoka, co prowadzi do słabej dyspergowalności.
Obszary zastosowań polieterowego oleju silikonowego
Jeden. Stabilizator z pianki poliuretanowej
Znany również jako poziomica piankowa.
W formułowaniu materiałów z pianki poliuretanowej ilość dodatku wynosi 0,5% ~ 2,0% poliolu. Posiada cztery funkcje:
1. Pełni funkcję emulgatora podczas mieszania masy.
Główny surowiec, poliol polieterowy, ma słabą kompatybilność z izocyjanianem. Grupy hydrofobowe oleju silikonowego modyfikowanego polieterem-są rozpuszczalne w izocyjanianie, podczas gdy grupy hydrofilowe są rozpuszczalne w polieteropoliolu, ułatwiając w ten sposób mieszanie i emulgowanie obu składników. Dzięki temu reakcja może rozpocząć się jednocześnie w całym systemie.
2. Ułatwia to tworzenie się pęcherzyków i homogenizację.
Obniża napięcie powierzchniowe układu reakcyjnego, umożliwiając rozproszenie powietrza w układzie w postaci jednolitych, drobnych pęcherzyków, tworząc maleńkie jądra pęcherzyków. Dwutlenek węgla powstający w układzie reakcyjnym oraz gaz wytwarzany przez środek spieniający z łatwością przedostają się do jąder pęcherzyków, tworząc pęcherzyki, a niskie napięcie powierzchniowe układu w tym czasie sprzyja wzrostowi pęcherzyków.
3. Stabilizuje bąbelki.
Zanim lepkość układu osiągnie określony poziom, tworząca się-pęcherzykowa warstwa cieczy jest bardzo cienka. W wyniku drenażu, koalescencji i uderzeń mechanicznych ściany pęcherzyków mogą pęknąć. W tym momencie olej silikonowy modyfikowany polieterem-może ustabilizować jądra pęcherzyków dzięki efektowi Gibbsa-Marangoniego, skutecznie ograniczając wyciek ze ścianek pęcherzyków i zapobiegając koalescencji pęcherzyków. Co więcej, niejonowy charakter oleju silikonowego modyfikowanego polieterem-może zmniejszyć siły van der Waalsa pomiędzy dwiema powierzchniami folii na granicy faz gaz-ciecz, przyczyniając się również do stabilności pęcherzyków.
4. Ostatnim etapem tworzenia elastycznej pianki poliuretanowej jest połączenie rdzeni pęcherzykowych.
Zanim rdzenie pęcherzyków całkowicie się rozszerzą, w układzie reakcyjnym stają się zamkniętymi wielościanami. Tuż przed wystąpieniem żelowania rosnąca temperatura i zwiększone ciśnienie wewnętrzne mogą spowodować pęknięcie ścianek rdzenia pęcherzyka i otwarcie porów. Rolą oleju silikonowego modyfikowanego-polieterem jest stabilizacja folii ściennej w fazie niskiej lepkości i umożliwienie osiągnięcia przez folię grubości krytycznej umożliwiającej otwarcie porów, tworząc w ten sposób warunki do ostatecznego otwarcia.
Olej silikonowy modyfikowany-polieterem jest najskuteczniejszym stabilizatorem w-jednoetapowej produkcji elastycznej pianki poliuretanowej.
Modyfikowany polieterem-olej silikonowy stosowany w sztywnych materiałach piankowych ma niższą masę molową niż stosowany w elastycznych materiałach piankowych, większy stosunek C2H4O do C3H6O w segmentach polieterowych i wyższą temperaturę zmętnienia.
W sztywnych materiałach piankowych wykorzystuje się szeroką gamę surowców, w tym poliole polieterowe i izocyjaniany, co pozwala uzyskać różnorodne formuły spieniające. Ponadto, aby umożliwić-spienianie na miejscu, są one zazwyczaj produkowane w postaci mieszanki-dwuskładnikowej, co wymaga-długiego przechowywania. Dlatego stabilizatorem pianki musi być niejonowy olej silikonowy modyfikowany-polieterem-, zwykle dodawany w proporcji 0,5 do 1,5 części polieteropoliolu na 100 części polieteropoliolu. Preparat pieniący dostosowuje się w zależności od warunków pienienia.
W półsztywnych materiałach piankowych stabilizatory zapobiegają kurczeniu się pęcherzyków i regulują ich wielkość.
Wysoko-pianki poliuretanowe charakteryzują się dużą lepkością i niskim stopniem usieciowania dzięki zastosowaniu wysoce reaktywnych -hydroksypolioli i niższym temperaturom utwardzania, dzięki czemu pęcherzyki łatwo stabilizują się. Dlatego należy wybierać stabilizatory o niższych masach cząsteczkowych i mniejszych efektach stabilizujących, takie jak oleje silikonowe-modyfikowane-polieterami-o niskiej masie cząsteczkowej. Stosowanie-elastycznych piankowych olejów silikonowych-modyfikowanych ogólnego przeznaczenia może prowadzić do nadmiernej stabilizacji pianki, zmniejszenia jej przyczepności i ostatecznie do jej skurczu.
Jako stabilizator pianki poliuretanowej stosuje się olej silikonowy-modyfikowany polieterem. Bardzo ważne jest, aby nie zawierała grup Si-H, ponieważ obecność resztkowych grup Si-H będzie miała wpływ na wielkość mikroporów i jednorodność pianki.
Dwa. Surowce kosmetyczne
Olej silikonowy modyfikowany-polieterem jest łatwo rozpuszczalny w alkoholach i wodzie, a także łatwo łączy się z innymi składnikami kosmetyków.
Dodany w ilości od 0,15% do 5% może zmniejszyć napięcie powierzchniowe preparatów kosmetycznych, ułatwiając dyfuzję kosmetyków na powierzchnię skóry lub włosów.
Jest szeroko stosowany w szamponach, odżywkach, musach, produktach do pielęgnacji skóry, produktach do golenia, antyperspirantach, perfumach, mydłach i kosmetykach kolorowych. Dodanie niewielkiej ilości oleju silikonowego modyfikowanego polieterem-do formuł włosów może nadać włosom połysk, łatwość układania, gładkość, właściwości antystatyczne i przyjemne w dotyku.
Odmiany modyfikowane polieterem-o niższych wartościach HLB można stosować jako emulgatory w złożonych układach oleju silikonowego. Na przykład w kremach do pielęgnacji skóry zastosowanie oleju silikonowego-modyfikowanego polieterem jako emulgatora może emulgować olej metylosilikonowy o niskiej-lepkości z wodą, tworząc stabilny układ dyspersyjny. Ta formuła nie powoduje-drażnienia skóry i jest bezpieczna w użyciu.
Ten typ oleju silikonowego modyfikowanego polieterem-można wytworzyć w reakcji hydrosililowania oleju dimetylosilikonowego z grupą końcową Si-H i polieterem-zakończonym allilem.
Trzy. Dodatki powłokowe
1. Odpieniacze
Olej silikonowy modyfikowany-polieterem łatwo emulguje w wodzie i jest głównym składnikiem samo-emulgujących środków przeciwpieniących. Olej silikonowy modyfikowany-polieterem traci rozpuszczalność w wodzie i wykazuje właściwości przeciwpieniące powyżej temperatury zmętnienia.
Środki przeciwpieniące na bazie oleju silikonowego-modyfikowanego polieterem wykazują dobrą odporność na ciepło i stabilność mechaniczną oraz są odporne na kwasy, zasady i sole nieorganiczne, dzięki czemu nadają się do odpieniania w trudnych warunkach.
Przykłady odpieniania obejmują-procesy barwienia tkanin poliestrowych w wysokiej temperaturze, odpienianie w systemach odsiarczania wodnym roztworem dietanoloaminy oraz odpienianie w różnych olejach, płynach chłodzących, środkach przeciw zamarzaniu i innych systemach.
Zwłaszcza w przemyśle poligraficznym, po wytworzeniu płyt z żywicy światłoczułej, do wypłukania nieutwardzonej żywicy stosuje się mocny wodny roztwór zawierający nieorganiczne sole alkaliczne, takie jak boran sodu i środki powierzchniowo czynne. Piana wytwarzana przez roztwór myjący pod wpływem dużej siły ścinającej poważnie wpływa na skuteczność czyszczenia. Bardzo odpowiednim środkiem przeciwpieniącym jest olej silikonowy-modyfikowany polieterem. Jeśli zostanie zastosowany środek przeciwpieniący na bazie zwykłego oleju dimetylosilikonowego, jego działanie przeciwpieniące zmniejszy się pod wpływem długotrwałej siły ścinającej, sprzyjając spienianiu i pozostawiając pozostałości oleju dimetylosilikonowego na płycie, wpływając w ten sposób na jakość płyty.
2. Olej silikonowy modyfikowany-polieterem jest głównym środkiem wyrównującym i poślizgowym w powłokach-na bazie wody.
3. Oleje silikonowe-modyfikowane polieterami z grupami epoksydowymi na końcach łańcucha polieterowego mogą poprawić możliwość ponownego pokrycia tej samej powłoki i zwiększyć odporność powłoki na gorącą wodę, parę i zarysowania. Można je wytwarzać w reakcji hydrosililowania polieterów z grupami allilowymi na jednym końcu i grupami epoksydowymi na drugim z poliorganosiloksanami zawierającymi Si-H-.
Cztery. Środki zwilżające pestycydy
Olej silikonowy modyfikowany polieterem-o niskiej masie cząsteczkowej może znacznie zmniejszyć napięcie powierzchniowe jego roztworu wodnego. Stosowany jako środek zwilżający pestycydy, może poprawić przyczepność pestycydów do liści roślin podczas deszczowej pogody i zmniejszyć ilość stosowanych pestycydów.
Pięć. Modyfikator żywicy
Segmenty polieterowe w cząsteczkach oleju silikonowego-modyfikowanego polieterem mogą poprawić jego kompatybilność z żywicami, utworzyć równomierną dyspersję w żywicy, poprawić płynność żywicy podczas topienia, poprawić smarowność metali i tworzyw sztucznych oraz znacznie poprawić wytłaczalność tworzyw sztucznych.
Może także sprzyjać tworzeniu się mikro-dyspersyjnych materiałów nieorganicznych w tworzywach sztucznych, zwłaszcza w wyniku efektu dyspersji dwutlenku tytanu, węglanu wapnia itp.
Jednakże konwencjonalne oleje silikonowe-modyfikowane polieterami zazwyczaj zawierają od 1% do 20% masowych resztkowych związków polieterowych, co może wpływać na wytrzymałość mechaniczną i właściwości modyfikowanej żywicy związane z pęcznieniem rozpuszczalnika. Rozwiązaniem jest zastosowanie polieteru allilowego z pojedynczym zakończeniem o mniejszej masie molowej i poddanie go reakcji hydrosililowania z olejem silikonowym-zawierającym wodór metylowy, a następnie odparowanie nieprzereagowanego polieteru z powstałego oleju silikonowego-modyfikowanego polieterem pod wysoką próżnią.
Sześć. Środki do wykańczania tkanin
Tekstylia wykonane z włókien syntetycznych lub bawełny wykazują po obróbce żywicy silną hydrofobowość, a wykończenie olejem silikonowym-modyfikowanym polieterem może nadawać hydrofilowość, wchłanianie potu i właściwości antystatyczne.
Gdy wymagana jest trwałość, hydrofobowe segmenty cząsteczki oleju silikonowego-modyfikowanego polieterem można zastąpić grupami Si-H lub grupami alkoksylowymi.
Gdy wymagana jest miękkość i gładkość, segment hydrofobowy można zastąpić grupami krzemoorganicznymi modyfikowanymi-epoksydowymi lub aminowymi-.
Siedem. Stosowany w formułach środków antyadhezyjnych-na bazie wody
Wodne dyspersje oleju silikonowego-modyfikowanego polieterem o temperaturze zmętnienia 25–50 stopni można stosować jako środki antyadhezyjne przy formowaniu pianki poliuretanowej i formowaniu wtryskowym.
Wodne dyspersje oleju silikonowego-modyfikowanego polieterem i kwasu perfluoroalkilofosforowego można stosować jako środki antyadhezyjne przy formowaniu żywicy epoksydowej.
Wodne dyspersje oleju silikonowego-modyfikowanego polieterem i oleju dimetylosilikonowego można stosować jako środki antyadhezyjne przy formowaniu i przetwarzaniu tworzyw sztucznych, gumy, wyrobów papierowych i wyrobów metalowych.
OSIEM. Lateksowy środek uczulający na ciepło
Lateksowe uczulacze na ciepło to środki żelujące odpowiednie do stosowania z lateksem.
Gdy ten środek żelujący zostanie dodany do lateksu, jest on stosunkowo stabilny w temperaturze pokojowej; jednak gdy temperatura wzrośnie do określonej wartości, lateks szybko zestala się i ten typ lateksu nazywany jest lateksem-uczulanym na ciepło.
Stosowanie oleju silikonowego modyfikowanego polieterem-jako sensybilizatora na ciepło zarówno w przypadku lateksów z kauczuku naturalnego, jak i syntetycznego skutkuje bardzo stabilnym lateksem poniżej temperatury zmętnienia, co zapewnia długi okres trwałości; po podgrzaniu do temperatury zmętnienia lateks szybko krzepnie w małym zakresie temperatur, a zestalony żel wykazuje doskonałe właściwości.
Lateksy-uczulane na ciepło zawierające modyfikowany polieterem-olej silikonowy są szeroko stosowane jako kleje do włóknin-i materiałów bazowych ze sztucznej skóry.
