一种聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：在烧瓶中加入烯丙基聚醚和不同晶相的纳米二氧化钛负载铂催化剂，反应温度为90~130℃，磁力搅拌；达到反应温度后滴加1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷，反应3h~10h；减压过滤得到聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂。本发明专利技术制备得到的聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂，铂残留量低，产物无色，催化剂可回收并重复使用。本发明专利技术可提高硅氢加成的反应活性，使Si-H键完全反应。由于反应温度低，降低了聚醚链段副反应发生的概率，不同晶相二氧化钛负载铂催化剂可通过简单的过滤回收，并可重复使用。本发明专利技术聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂具有较强降低水的表面张力的能力，能将水的表面张力降低至20mN/m。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机硅表面活性剂合成的
，特别涉及一种聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的制备方法。
技术介绍
我国是农业大国，农业是国民经济的基础。为了适应人口的增长，粮食作物也必须增产，这使得农药广泛运用于农业之中。但我国的农药利用效率低，因为大量的药液喷洒到作物上时，由于作物表面疏水，使得大量药液以液滴的形式从叶面滑落下来，而不是直接被作物吸收。聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂因其具有Si-O-Si，Si-C-Si等特殊的结构，能在气-液界面上呈伞型分布，紧密的排列在气液界面上，故而能显著降低水的表面张力约至20mN/m，这使得聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂可以作为农药的超级扩展剂使用，相比于传统助剂，聚醚接枝三硅氧烷溶液可轻易湿润几乎所有种类的叶面，显著提高了在靶标生物的覆盖面。聚醚接枝三硅氧烷助剂具有极强的耐雨水冲刷性能，能显著提高农药的有效利用率，提高药效30％～50％；再者，气孔是药剂进入植物体的主要途径之一，聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂能使药液的表面张力低于植物叶表面的润湿临界表面张力(约25mN/m)，故能促使药液经气孔渗透进入作物表皮。因此，通过研究聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的合成与性能，不仅可以明显地减少喷雾用水，提高农药的药效，而且能够明显地减少农药的用量，从而降低了农药对环境的污染。将聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的这些优异性能应用于农药喷洒中，对于降低农药残留、减少环境污染、节省水源以及减轻劳动强度具有重大的意义。聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂主要通过硅氢加成反应合成，常用的均相催化剂为氯铂酸和Karstedt催化剂，均相催化剂催化性能好，但催化剂难以回收，影响产品质量并导致生产成本提高。为此，本发明致力于通过P25(二氧化钛的金红石和锐钛矿的混合相)、P25/ZnO(氧化锌改性P25)、TiO2纳米管阵列(TiNT)和锐钛矿(ATiO2)作为载体负载金属铂，非均相催化合成聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂，解决催化剂的回收和重复使用问题，这对降低生产成本具有重大的意义。此前有专利报道过二氧化钛纳米孔洞材料负载铂催化剂，在文献中也有Pt/P25催化共轭炔烃的合成，但其中的二氧化钛的载体未涉及晶相以及还原方式对催化反应的影响。本专利技术通过不同晶相的二氧化钛负载铂催化合成了聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决均相催化合成聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂中铂的残留以及催化剂回收的问题，提供一种非均相催化合成聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的方法。一种聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：在烧瓶中加入烯丙基聚醚和不同晶相的纳米二氧化钛负载铂催化剂，反应温度为90～130℃，磁力搅拌；达到反应温度后滴加1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷，反应3h～10h；减压过滤得到聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂。作为优选的，在上述制备方法中，所述不同晶相的纳米二氧化钛包括锐钛矿型、金红石型、锐钛矿与金红石型混合相。作为优选的，在上述制备方法中，所述不同晶相的纳米二氧化钛负载铂催化剂中的铂元素的质量占1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷质量的0.01％～0.03％。所述烯丙基聚醚和1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷的摩尔比为1～1.3:1。所述1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷的滴加速度为100uL/min-1000uL/min。作为优选的，在上述制备方法中，所述不同晶相的纳米二氧化钛负载铂催化剂的制备方法包括如下步骤：以氯铂酸水溶液作为催化剂的前驱体，在载体上分散质量百分数0.4～1.0％Pt纳米颗粒，搅拌后超声，80℃干燥备用；将干燥好的催化剂置于马弗炉中，温度为200～500℃煅烧1h～10h；煅烧后的催化剂采用H2、甲醛或四氢硼钠还原处理，还原结束后，得到目标催化剂；所述载体为P25(二氧化钛的金红石和锐钛矿的混合相)、P25/ZnO(ZnO改性P25)、TiO2纳米管阵列(TiNT)、锐钛矿(ATiO2)的一种或多种。所述烯丙基聚醚的结构通式如下：5≤n≤20,0≤m≤10,R＝H,CH3,CH3CO。所述聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的结构通式如下：5≤n≤20,0≤m≤10,R＝H,CH3,CH3CO。合成所述的表面活性剂的反应方程式如下：5≤n≤20,0≤m≤10,R＝H,CH3,CH3CO与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术制备得到的聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂，铂残留量低，产物无色，催化剂可回收并重复使用。本专利技术可提高硅氢加成的反应活性，使Si-H键完全反应。由于反应温度低，降低了聚醚链段副反应发生的概率，不同晶相二氧化钛负载铂催化剂可通过简单的过滤回收，并可重复使用。本专利技术制备的聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂具有较强降低水的的表面张力的能力，能将水的表面张力降低至20mN/m左右。附图说明图1是Pt/P25催化剂催化合成聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的核磁共振碳谱图。图2是Pt/P25/ZnO催化剂催化合成聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的核磁共振碳谱图。图3是Pt/TiNT催化剂催化合成聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的核磁共振碳谱图。图4是Pt/ATiO2催化剂催化合成聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的核磁共振碳谱图。具体实施方式本专利技术提供了一种聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的制备方法，下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不应仅限于这些实施例。实施例1：在100mL的三口烧瓶中加入18.24g平均分子量为380的烯丙基聚醚(n＝7.3,m＝0,R＝OH)，加入0.01％(占MDHM的质量分数)Pt/P25催化剂，磁力搅拌，通N2保护。当油浴温度升到120℃时，通过蠕动泵滴加8.9g1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷，反应4h，减压过滤得到聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂并回收催化剂，Pt/P25催化剂可重复使用。合成的聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的核磁共振碳谱图如图1所示。具体数据为：13CNMR(500MHz,CDCl3)δ：134.54,116.65,77.32,77.00,76.68,73.75,72.33,71.89,70.30,70.08,69.72,69.17,61.35,22.91,13.24,1.57,1.38,-0.66。其中化学位移2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：在烧瓶中加入烯丙基聚醚和不同晶相的纳米二氧化钛负载铂催化剂，反应温度为90～130℃，磁力搅拌；达到反应温度后滴加1,1,1,3,5,5,5‑七甲基三硅氧烷，反应3h～10h；减压过滤得到聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂。

【技术特征摘要】
1.一种聚醚接枝三硅氧烷表面活性剂的制备方法，其特征在于包
括如下步骤：在烧瓶中加入烯丙基聚醚和不同晶相的纳米二氧化钛负
载铂催化剂，反应温度为90～130℃，磁力搅拌；达到反应温度后滴
加1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷，反应3h～10h；减压过滤得到聚醚接
枝三硅氧烷表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述不同晶相
的纳米二氧化钛包括锐钛矿型、金红石型、锐钛矿与金红石型混合相。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述不同晶相
的纳米二氧化钛负载铂催化剂中的铂元素的质量占1,1,1,3,5,5,5-七甲
基三硅氧烷质量的0.01％～0.03％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述1,1,1,3,5,5,5-
七甲基三硅氧烷的滴加速度为100uL/min-1000uL/min。
5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪红兵，符国华，
申请(专利权)人：中山大学惠州研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44