基礎材料|有機矽乳液的形成以及應用

        康達科技集團(Qanta Group), 是全球領先的有機矽解決方案供應商之一,致力於提供個性化的有機矽解決方案。其擁有從金屬矽到特種有機矽材料的全方位產品供應鏈。主要業務為特用化學品技術及特殊SILICONE與複合材料相關應用製程技術材料開發、設計、銷售。目前已有18年以上曆史,與全球500強企業有合作銷售經驗,是一家集科研,開發,生產及銷售為一體的國家級高新技術企業,擁有國際化品質,技術和管理及提供一條龍Silicone 材料應用整合。公司擁有廣泛的銷售和研發網絡,可提供有利於未來可持續發展的創新技術和基於市場需求的解決方案。


有機矽乳液是矽油的一種形式。下麵從矽油織物柔軟整理劑和矽油乳液型消泡劑兩方麵來介紹。

一. 矽油織物柔軟整理劑

有機矽乳液主要是用作矽油織物柔軟整理劑。第一代的有機矽織物整理劑是二甲基矽油和含氫矽油(及其衍生物)的機械混合物。第二代的有機矽織物整理劑是羥基封端聚二甲基矽氧烷乳液,它是由八甲基環四矽氧烷單體、水、乳化劑、催化劑等原料在一定條件下進行乳液聚合而成的。由於聚合和乳化是一步完成,因而具有工時短、工效高、設備簡單、操作方便等優點,而得到的乳液又非常穩定,顆粒十分均勻、製得的聚合物兩端帶有活性基團(羥基) 可以進一步反應成膜,有利於提高乳液的應用效果,這是機械乳化矽油所不及的。

羥基矽油乳液按其所采用的表麵活性劑不同又可分為陽離子、陰離子、非離子、複合離子等幾種類型的乳液。

1. 陽離子型羥基矽油乳液

陽離子型羥乳聚合所采用的乳化劑一般是季胺鹽類(國外文獻報道的是十八烷基三甲基氯化銨),催化劑為氫氧化銨。陽離子型羥乳可用於各種紡織品的後整理,具有改善織物手感、提高織物彈性及滑爽、挺括之性能;它的另一獨特優點是織物的理想防水劑,與甲基含氫矽油乳液並用,防水性能及防水耐久性皆可達到相當高的水平,可用作維綸篷蓋帆布的防水劑、滌卡布的防水劑等。

2.陰離子型羥基矽油乳液

陰離子型羥乳的特點是在織物整理劑中配伍性好,乳液十分穩定。尤其紡織品印染中的助劑大部份為陰離子型,若采用陽離子型羥乳往往容易引起破乳漂油,而陰離子型羥乳可以避免此弊病,所以更受用戶單位歡迎,用途十分廣泛。

3.複合離子型羥基矽油乳液

陽離子型羥乳雖然是一種優良的織物柔軟整理劑,但這種乳液不耐硬水,還不能與二羥甲基二羥基乙烯脲樹脂(2D)樹脂、催化劑氯化鎂和陰離子型增白劑同浴使用,因此在使用上有一定的局限性。此外,由於乳液穩定性差,有機矽高聚物易從乳液中分離出來,漂在液麵上,俗稱"漂油"。若在乳液聚合過程中,采用陽離子型與非離子型乳化劑進行複配,則可克服陽離子型乳化劑製備羥基矽油乳液的缺點, 製得的有機矽乳液能耐硬水、能與2D樹脂、氯化鎂和增白劑VBL等同時使用,並具有良好的耐熱性和耐冷凍性。

4.非離子型羥基矽油乳液

非離子型羥乳比離子型羥乳的適應性強,穩定性更好,因此許多國家都大力研究非離子型羥基乳。如瑞士汽巴嘉基公司生產的新產品UltrateX FSA,是一種分子量在20萬以上的羥基封頭聚二甲基矽氧烷乳液,比美國陶康寧公司的DC-1111陰離子型羥乳前進了一步。

5.其它活性基團的有機矽整理劑

為了適應各類織物高級整理的需要,改善有機矽整理織物的抗油汙、抗靜電和親水性能,並使化纖織物具有天然織物的許多優點,有機矽工作者研究了在有機矽分子上引入其它活性基團如氨基、酰胺基、酯基、氰基、羧基、環氧基等。這些基團的引入使有機矽織物整理劑具有特殊的效果,例如,有機矽分子引入氨基適於毛織品的防縮和柔軟整理;引入酰胺基適於防汙整理,柔軟性也大有提高:引入氰基耐油性好,聚氧化乙烯醚和有機矽的共聚物防靜電效果良好;有機氟改性的有機矽具有拒油、防汙、防靜電、拒水等許多優點。

二.矽油乳液型消泡劑

矽油乳液型消泡劑一般為水包油型(O/W)乳液,即水是連續相,矽油是非連續相。它是將矽油、乳化劑及增稠劑等進行預混,然後逐步加水攪勻,最後在膠體磨中反複研磨直至得到合乎要求的乳液。

矽油乳液型消泡劑是有機矽消泡劑中使用麵最廣、用量最大的一種消泡劑。它的特點是易分散在水體係中,可廣泛用作水相體係的消泡劑。使用時,將乳液直接加入起泡體係中,即可獲得良好的消泡效果。為提高乳液的消泡效果及計量的準確性,一般不直接使用10%以上的濃矽油乳液:而是先將其用涼水或直接用起泡液稀釋至10%以下使用。禁忌使用過熱或過冷的液體稀釋,否則將引起乳液破乳。乳液稀釋後穩定性會變差,存放過程也可能發生分層(漂油)現象,也即破乳。故稀釋後的乳液宜盡快用完。如果需要,可加入增稠劑以提高乳液的穩定性。對於間歇操作過程,矽油乳液可以在體係運轉前一次加入,也可采用分批補加的方式;對於連續操作過程,矽油乳液應在係統的適當部位連續地或間斷地加入。

使用乳液型消泡劑時,特別要考慮起泡體係的溫度及酸、堿性等條件,因為矽油乳液比較嬌氣,超過它的使用範圍,乳液就會過早破乳,變成低效或無效(矽油乳液的用量,一般為起泡液重量的10~100ppm(按矽油計)。當然、特殊情況下也有少於10ppm和多於100ppm的。其最宜用量主要是通過試驗來確定。

一般的矽油乳液型消泡劑大多為水包油型。根據矽油種類的不同,矽油乳液型消泡劑有如下幾種類型:

1.以二甲基矽油為主體的矽油乳液

這類消泡劑是由二甲基矽油加上乳化劑和水等配製而成,可廣泛應用於發酵、食品、造紙、纖維、製藥、合成樹脂等方麵。

2.以甲基乙氧基矽油為主體的矽油乳液

這類消泡劑是由甲基乙氧基矽油及配合劑製成。

3.以乙基矽油為主體的矽油乳液

 

近年來,有機矽消泡劑正朝著有機矽一聚醚嵌段共聚(或接枝共聚)方向發展。這類消泡劑由於兼具有機矽和聚醚的特性,因而使消泡力大大提高;有機矽一聚醚共聚型消泡劑又可稱為自乳化型的有機矽消泡劑,它是在有機矽分子鏈中嵌段(或接枝)親水性的氧化乙烯鏈或氧化乙烯氧化丙烯鏈,使疏水的矽氧烷部分與親水的聚醚結合在一起,這樣的分子具有較大的極性,作為消泡劑來說鋪展係數大,能在發泡介質中分散均勻,消泡效力高,是一類新型的高效消泡劑。這類無須使用乳化劑的自乳化矽油,消泡效果對某些體係來說是相當滿意的,它特別適用於那些不宜使用一般矽油乳液和一般矽油乳液難於勝任的場合。


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