摘要：以1,3,5-三甲基~1,3,5-三（3′，3′，3′~三氟丙基）環(huán)三硅氧烷（D3F）、八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）、四甲基環(huán)四硅氧烷（D4H）、六甲基二硅氧烷（MM）為原料，經(jīng)酸催化開(kāi)環(huán)聚合制得含氟含氫聚硅氧烷（FPHMS），再和烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚（F6）在鉑催化下經(jīng)硅氫加成反應合成了一種新型氟硅表面活性劑（FSS）。用紅外光譜（IR）對FSS的結構進(jìn)行了表征，并對FSS的表面性能等進(jìn)行了測定。結果表明：FSS水溶液的臨界膠束濃度（cmc）為1.0g·L-1,cmc處的表面張力（γcmc）為23.5mN·m-1.質(zhì)量分數為0.5%的FSS水溶液的發(fā)泡力為1.53,5min的穩泡性為0.375,對苯的増溶力為13.7,對煤油、50#機油和苯的乳化力分別是9s、27s和28s,在硬水中的穩定性為5級。

近年來(lái)，隨著(zhù)工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對材料的要求越來(lái)越高，由于有機氟表面張力低，有機硅中硅氧烷主鏈有柔順卷曲的特性，使得含氟和含硅類(lèi)表面活性劑的用量與日俱增。但有機氟化合物耐低溫性能差，有機硅化合物耐化學(xué)介質(zhì)差，使它們的應用受到一定限制。氟硅表面活性劑因有機結合了含氟表面活性劑和含硅表面活性劑的優(yōu)點(diǎn)，這類(lèi)材料與傳統材料相比具有其獨到的材料性能，已成為材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，并廣泛應用于航天航空、汽車(chē)、電子、液晶、油田、紡織、橡膠及建材等領(lǐng)域中。

YANG等以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和2-丙烯酰胺~2-甲基丙磺酸鈉為共聚單體，以乙烯基三乙氧基硅烷為交聯(lián)劑進(jìn)行自由基聚合，合成了一種陰離子型氟硅表面活性劑，研究發(fā)現交聯(lián)劑對全氟丙烯酸酯共聚物物理特性有一定的影響，當增大交聯(lián)劑的用量時(shí)，可大大增加其疏水、疏溶劑性能。TSIBOUKLIS等在甲苯溶劑、鉑催化下，將CH2=CHCH2O（CH2）2（CF2）nCF3與聚甲基氫硅氧烷反應，制得具有低表面自由能的氟硅聚合物，該聚合物能夠形成相對光滑的涂膜，可阻止細菌的沾附。汪峰等以甲苯作為溶劑，用低含氫硅油、甲基丙烯酸十二氟庚酯和烯丙基聚氧乙烯醚經(jīng)催化合成了氟硅表面活性劑，研究表明其水溶液的表面張力隨著(zhù)氟含量的增加而降低。魏瀟等用全氟烷基乙烯【F（CF2）nCH=CH2，n=6——12的偶數或全氟烷基乙基碘【F（CF2）nCH2CH2I，n=6——12的偶數和三氯硅烷在氯鉑酸催化下于50℃——100℃反應2——4 h，再在二甲苯（或吡啶）高沸點(diǎn)溶劑存在下，于80℃——120℃滴加甲醇（或乙醇），再反應2——3 h，經(jīng)減壓精餾得氟硅表面活性劑，具有良好的防水、防油和防污性能，表面張力小于17.6 mN/m，透光率高達99.9%.作者以1,3,5-三甲基~1,3,5-三（3′，3′，3′~三氟丙基）環(huán)三硅氧烷（D3F）、八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）、四甲基環(huán)四硅氧烷（D4H）、六甲基二硅氧烷（MM）為原料，經(jīng)酸催化開(kāi)環(huán)聚合反應先制得含氟含氫聚硅氧烷（FPHMS），再和烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚（F6）在鉑催化下經(jīng)硅氫加成反應設計合成出了一種新型氟硅表面活性劑（FSS），并對FSS的界面性能、發(fā)泡性能、乳化力、増溶力、在硬水中的穩定性等進(jìn)行了研究。

1實(shí)驗部分

1.1試劑

1,3,5-三甲基~1,3,5-三（3′，3′，3′~三氟丙基）環(huán)三硅氧烷（D3F），工業(yè)品，浙江化工科技集團有限公司；八甲基環(huán)四硅氧烷（D4），工業(yè)品，江西星火有機硅廠(chǎng)；四甲基環(huán)四硅氧烷（D4H），工業(yè)品，南京中旭化工有限公司；六甲基二硅氧烷（MM），工業(yè)品，上海華潤化工有限公司；烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚（CH2=CHCH2O（C2H4O）x（C3H6O）yH，F6，平均摩爾質(zhì)量為1250 g/mol），工業(yè)品，陜西秦陽(yáng)化工廠(chǎng)；氯鉑酸，分析純，廣東汕頭市達濠精細化學(xué)品有限公司；十二烷基硫酸鈉（SDS），分析純，天津市紅巖化學(xué)試劑廠(chǎng)；十六烷基三甲基溴化銨（CTAB），分析純，天津市福晨化學(xué)試劑廠(chǎng)；濃硫酸、碳酸鈉、鹽酸、氫氧化鈉、氯化鈣、氯化鎂、異丙醇、苯，均為分析純，西安化學(xué)試劑廠(chǎng)。

1.2實(shí)驗方法

1.2.1中間體含氟含氫聚硅氧烷的制備

在裝有攪拌器、溫度計、回流冷凝管的四口燒瓶中，按n（D4）∶n（D3F）∶n（D4H）∶n（MM）=1∶1∶1∶1比例依次加入D4、D3F、D4H、MM，攪拌下加熱升溫至50——60℃，緩慢加入濃H2SO4（占單體總的質(zhì)量分數3%），控溫在50——60℃反應4 h.后升溫至80——90℃，加適量Na2CO3，反應數小時(shí)，使體系pH近5——6，冷卻，靜置，抽濾，得無(wú)色透明液體，即中間體含氟含氫聚硅氧烷（FPHMS），其含Si-H基的氫質(zhì)量分數為0.343%.反應式為：