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丙烯酸酯改性硅油不但保留了二甲基硅油的低表面张力、耐热性、耐寒性、脱模性及憎水性外;而且提高了与有机聚合物、有机溶剂的相容性及溶解性;赋予了吸附性、防静电性、防雾性,同时进一步改善了润滑性、光亮性、防污性;因此,扩大了有机硅材料的应用领域。目前,国内外丙烯酸酯改性硅油的方法主要是乳液聚合法,此方法缺点是产物的热稳定性差,本文用氢硅化法制得了热稳定性出色的丙烯酸酯接枝改性硅油。
丙烯酸甲酯(MA)、丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)分别与实验室自制的低含氢硅油(PHMS)进行硅氢加成反应,制得了接枝共聚物MA-g-PHMS、EA-g-PHMS、BA-g-PHMS。用红外光谱跟踪三个硅氢加成反应,得到了最佳反应时间分别为4 h、5 h和6 h;通过1H-NMR对三种接枝共聚物结构进行了表征,1H-NMR谱图证明了三个硅氢加成反应都是按β-1,2加成进行的。参照国家标准和相关文献的测试方法分别测出了MA-g-PHMS、EA-g-PHMS和BA-g-PHMS的密度(ρ)、运动粘度(ν)、粘度指数(VI)、粘温系数(FTC)、表面张力(ST)、热稳定性和溶解性。
采用一元回归分析方法分析了PHMS的活性氢质量分数及其运动粘度分别与三种共聚物的VI、VTC和ST的相关显著水平。结果表明:PHMS的活性氢质量分数对三种共聚物的VI,VTC和ST影响大于其运动粘度的影响。
采用二元回归分析方法建立了三种共聚物VI,VTC和ST为因变量,PHMS活性氢质量分数和运动粘度为自变量的二元回归方程。通过对三个二元回归方程X1与X2的系数比较分析,验证了一元回归分析法的分析结论。通过对三个二元回归方程的标准误差判断,证明VTC和ST的二元回归方程具有实用价值,而VI的二元回归方程由于标准误差非常大,不具有实用价值。这也表明VI不适合表示粘温性能较好的硅油类油品。
通过对以活性氢质量分数和运动粘度都相同的PHMS为原料制备的MA-g-PHMS、EA-g-PHMS、BA-g-PHMS的ν、VI,VTC和ST的比较分析,结果表明三种接枝共聚物的运动粘度由大到小依次为BA-g-PHMS、MA-g-PHMS、EA-g-PHMS;粘温性能由好到差依次为MA-g-PHMS、EA-g-PHMS、BA-g-PHMS;表面张力由小到大依次为EA-g-PHMS、BA-g-PHMS、MA-g-PHMS。
三种接共聚物的TG曲线证明它们都具有热稳定性;且热稳定性由好到一般的顺序为MA-g-PHMS、EA-g-PHMS和BA-g-PHMS。三种共聚物在有机溶剂中溶解性实验表明:它们都溶于非极性有机溶剂;在极性有机溶剂中,MA-g-PHMS溶解性稍好于EA-g-PHMS,BA-g-PHMS的溶解性最差。
通过正交实验确定了MA-g-PHMS、EA-g-PHMS和BA-g-PHMS消泡剂最佳工艺条件分别为:MA-g-PHMS硅膏质量分数为22%,乳化剂质量分数为4%,反应时间5 h,反应温度70℃;EA-g-PHMS硅膏质量分数为20%,乳化剂质量分数为4%,反应时间4 h,反应温度70℃;BA-g-PHMS硅膏质量分数为22%,乳化剂质量分数为3%,反应时间4h,反应温度70℃。
通过对三种丙烯酸酯改性硅油消泡剂的性能与市售的聚醚消泡剂、有机硅乳液消泡剂和聚醚改性硅油消泡剂的性能比较。结果表明:三种消泡剂的综合性能都优于聚醚消泡剂SC28、有机硅乳液消泡剂ND130和KM73。而且EA-g-PHMS消泡剂性能最佳,其消泡时间为10.1 s,抑泡时间为21.6 min,其作为一种高效环保型的消泡剂,具有广阔的应用前景。