Minyak silikon polieter-yang dimodifikasi menggabungkan tegangan permukaan yang rendah dan ketahanan terhadap cuaca dari organosilikon dengan sifat hidrofilisitas dan pengemulsi segmen polieter, menjadikannya banyak digunakan dalam finishing tekstil, penghilang busa, dan bahan pembantu pelapis. Hidrosilasi (penambahan ikatan rangkap Si-H dan C=C) adalah proses inti dalam pembuatan minyak silikon polieter, dan kandungan hidrogen pada minyak silikon hidrogen samping secara langsung menentukan kepadatan pencangkokan dan kinerja produk. 0.1% minyak silikon hidrogen samping adalah varietas dengan kandungan hidrogen sangat rendah dengan distribusi ikatan Si-H yang seragam dan hambatan sterik sedang dalam rantai molekul. Hal ini menghindari masalah ikatan silang yang mudah-dan viskositas tinggi yang terkait dengan minyak silikon-hidrogen tinggi, sehingga cocok untuk membuat minyak silikon-dengan viskositas rendah,-kemampuan mengalir tinggi, dan polieter hidrofilik-yang dimodifikasi, dan telah menjadi pusat penelitian di industri ini dalam beberapa tahun terakhir.
Struktur dan Reaktivitas Sisi 0,1%-Minyak Silikon Hidrogen
Minyak silikon hidrogen sisi-0,1% adalah polimer linier polidimetilsiloksan dengan ikatan Si-H yang terikat pada rantai sampingnya. Kandungan hidrogennya stabil pada 0,09–0,11% berat, dan jumlah-berat molekul rata-ratanya biasanya dikontrol antara 5000 dan 8000 g/mol. Dibandingkan dengan minyak silikon-hidrogen tinggi (0,5–1,2 berat%), minyak ini memiliki kepadatan ikatan Si-H yang lebih rendah, fleksibilitas rantai molekul yang lebih baik, reaktivitas yang lebih ringan, dan tidak terlalu rentan terhadap reaksi samping (seperti dehidrogenasi dan ikatan silang).
Reaksi hidrosilasi mengikuti mekanisme-yang dikatalisis platina. Di bawah katalisis asam kloroplatinat, ikatan Si-H minyak hidrosilikon 0,1% mengalami adisi anti-Markovnikov dengan ikatan rangkap C=C dari alil polieter (seperti aliloksi polioksietilen eter) untuk membentuk ikatan Si-C yang stabil, seperti yang ditunjukkan dalam persamaan reaksi berikut:
≡Si−H+CH2=CH−CH2−O−(EO/PO)n−RH2PtCl6≡Si−CH2−CH2−CH2−O−(EO/PO)n−R
Reaksi ini tidak melepaskan molekul kecil, menghasilkan produk dengan kemurnian-tinggi, dan stabilitas ikatan Si-C jauh lebih unggul dibandingkan ikatan Si-O-C, serta menunjukkan ketahanan yang lebih baik terhadap hidrolisis dan variasi suhu.
0,1% Sisi-Kontrol Proses Reaksi Penambahan Minyak Silikon Hidrogen
3.1 Pemilihan dan Proporsi Bahan Baku
Polieter alil dengan berat molekul 500-2000 dan kandungan ikatan rangkap lebih besar dari atau sama dengan 98% lebih disukai untuk menghindari penonaktifan katalis yang disebabkan oleh pengotor peroksida. Rasio molar bahan mentah dikontrol pada n(C=C):n(Si-H)=1.1~1.2:1. Sedikit kelebihan polieter memastikan tingkat konversi ikatan Si-H yang tinggi sekaligus mencegah residu Si-H yang tidak bereaksi mempengaruhi stabilitas produk.
3.2 Sistem Katalis
Katalis utamanya adalah asam kloroplatinat (H₂PtCl₆・6H₂O), dengan dosis 20~40 ug/g (berdasarkan Pt). Dosis yang terlalu rendah akan menyebabkan laju reaksi menjadi lambat, sedangkan dosis yang terlalu tinggi dapat menyebabkan warna produk menjadi lebih gelap. Sejumlah kecil 2-metil-3-butin-2-ol ditambahkan sebagai inhibitor untuk menekan reaksi samping pada suhu tinggi dan memperpanjang umur katalis.
3.3 Suhu dan Waktu
Suhu reaksi dikontrol pada 90~110 derajat. Minyak silikon yang dimodifikasi-hidrogen 0,1% menunjukkan aktivitas ringan; di bawah 80 derajat, tingkat konversi kurang dari 70%, dan di atas 120 derajat, degradasi polieter dan ikatan silang minyak silikon mudah terjadi. Waktu reaksi adalah 5~7 jam. Kemajuan reaksi dipantau dengan spektroskopi inframerah (karakteristik puncak Si-H pada 2166 cm⁻¹); reaksi selesai ketika intensitas puncak menghilang.
3.4 Pelarut dan-pengolahan pasca
Toluena atau isopropanol digunakan sebagai pelarut (20%~30% massa reaktan) untuk mengurangi viskositas sistem dan mendorong reaksi seragam. Setelah reaksi, pelarut dan monomer yang tidak bereaksi dihilangkan dengan distilasi vakum, dan residu katalis dihilangkan dengan penyaringan untuk mendapatkan minyak silikon termodifikasi polieter-yang transparan dan homogen.
Kinerja Produk dan Keunggulan Aplikasi
4.1 Karakteristik Kinerja
Minyak silikon polieter yang dibuat dari minyak silikon hidrogen sisi 0,1% memiliki karakteristik viskositas rendah (50~200 mPa・s), transparansi tinggi, dan hidrofilisitas yang dapat disesuaikan. Kepadatan pencangkokan polieter rendah, gaya rantai antarmolekul lemah, produk tidak rentan terhadap gelasi, dan stabilitas penyimpanannya dapat mencapai lebih dari 12 bulan. Tegangan permukaan dapat dikurangi hingga 22~25 mN/m, dan juga memiliki sifat pembasahan, penyebaran, dan pengemulsi yang baik.
4.2 Skenario Aplikasi
Dalam industri tekstil, sebagai pelembut hidrofilik, bahan ini memberikan kelembutan, kehalusan, dan sifat antistatik pada kain tanpa mempengaruhi kemampuan bernapasnya; di bidang penghilang busa, digunakan sebagai pencegah busa dalam sistem-berbasis air, viskositasnya yang rendah membuatnya mudah untuk didispersikan, dengan kecepatan penghilangan busa yang cepat dan-penekanan busa yang tahan lama; dalam industri pelapis, sebagai bahan perata, ini meningkatkan keterbasahan lapisan dan menghindari cacat seperti lubang kecil dan kulit jeruk.
Kesimpulan dan Pandangan
Minyak silikon hidrogen sisi-0,1% memiliki keunggulan yang tak tergantikan dalam pembuatan minyak silikon termodifikasi-polieter karena reaktivitasnya yang ringan dan distribusi ikatan Si-H yang seragam. Dengan mengontrol rasio bahan baku (C=C:Si-H=1.1~1,2:1), jumlah asam kloroplatinat (20~40ug/g), suhu reaksi (90~110 derajat ), dan waktu reaksi (5~7 jam), tingkat konversi ikatan Si-H lebih besar dari atau sama dengan 95% dapat dicapai, sehingga menghasilkan kinerja-tinggi, minyak silikon polieter dengan viskositas-rendah.
Penelitian di masa depan dapat berfokus pada sistem kompleks katalis (seperti kompleks platina-fosfin) untuk lebih mengurangi suhu reaksi dan mempersingkat waktu reaksi; secara bersamaan, ia dapat mengeksplorasi reaksi pencangkokan berbagai polieter (seperti polieter blok dan polieter terfluorinasi) dengan minyak silikon hidrogen sisi-0,1% untuk mengembangkan minyak silikon termodifikasi-polieter multifungsi dan memperluas penerapannya di bidang-kelas atas seperti energi baru dan biomedis.
