一种聚醚改性七甲基三硅氧烷及其制备方法与流程

本发明涉及有机硅化合物合成，具体涉及一种聚醚改性七甲基三硅氧烷及其制备方法。

背景技术：

1、目前随着害虫和菌类抗药性的提高，各类农药使用量越来越大，效果越来越差。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。农药用量大以及使用的低效，不仅会浪费大量农药，而且还会对土壤、水源等自然环境造成污染。因此，为了提高各种产品在作物等强疏水的表面的疏水效果，迫切需要高性能的表面活性剂。

2、三硅氧烷类表面活性剂是一类新型表面活性剂，具有许多独特的性能，如良好的润湿性、较强的粘附力、极佳的延展性和良好的抗雨冲刷性等，主要用于杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂、叶面喷施肥、微量元素和生物农药等各种农用化学品的喷雾中，当做一种增效剂。其独特的t型伞状结构，在界面方面表现优异，能够极大的降低水的表面张力，快速润湿植物叶片和虫体表面，促进有效成分迅速扩展，渗透，吸收，节水增效，省钱省力。在三硅氧烷类表面活性剂中，聚醚改性三硅氧烷表面活性剂又以界面性能优异、经济环保而备受关注，并成为当前有机硅表面活性剂研究的热点。

3、聚醚改性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，这使得聚醚改性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，聚醚改性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。聚醚改性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％。因此，通过研究聚醚改性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。

4、但现有技术中的聚醚改性三硅氧烷的结构还可以继续改进，并且其降低表面张力的能力还不足。因此，目前需要一种表面张力更低的新型结构的聚醚改性三硅氧烷。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种表面张力更低且具有新型结构的聚醚改性七甲基三硅氧烷及其制备方法。

2、技术方案：

3、一种聚醚改性七甲基三硅氧烷，具有如式(ⅰ)所示结构：

4、

5、其中，n＝3-8，且n为整数。

6、本发明提供的聚醚改性七甲基三硅氧烷两端为疏水结构，中段为亲水结构，具有更低的表面张力；在七甲基三硅氧烷中引入氨基，可以有效地提高分子与作物等表面的结合能力与牢固性，并且因为氨基具有较大的极性，和作物等表面的羧基等基团进行反应后可以牢固地吸附于表面，可以提高作物等对有效成分的吸收效果。

7、所述聚醚改性七甲基三硅氧烷的制备方法，包括以下步骤：

8、(1)端羟基聚醚和双乙烯酮合成端乙酰乙酸酯基聚醚；

9、(2)1-甲氧基丙-2-胺与端乙酰乙酸酯基聚醚发生胺化反应，生成胺化聚醚；

10、(3)将胺化聚醚与1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷进行聚醚进行反应，制得如式(ⅰ)所示的聚醚改性七甲基三硅氧烷。

11、进一步地，所述步骤(1)的具体方法为：在反应器中加入端羟基聚醚，真空加热5-10分钟后降温到80-90℃，加入催化剂，然后开始滴加双乙烯酮，滴加完毕后保温反应2-3小时，即可制得所述端乙酰乙酸酯基聚醚。

12、其反应过程为：

13、

14、本发明通过端羟基聚醚与双乙烯酮反应，成功制备出了端乙酰乙酸酯基聚醚，作为聚醚大分子骨架为进一步反应提供基础。

15、进一步地，所述催化剂为质量分数为95％-98％的浓硫酸；所述催化剂的加入量为反应物总质量的0.1％-0.3％。

16、本发明的端乙酰乙酸酯基聚醚制备中强酸或强碱均可以对反应起到催化作用，但强碱会对进一步的反应造成影响，且不易分离，因此本发明选择浓硫酸作为催化剂，催化效果更好且分离容易，不会对进一步的反应产生影响。

17、进一步地，所述端羟基聚醚和双乙烯酮的质量比为10：5-7。

18、进一步地，所述步骤(2)的具体方法为：在反应器中加入步骤(1)制得的端乙酰乙酸酯基聚醚，加入二甲苯、水和1-甲氧基丙-2-胺，加热至二甲苯与水共沸，反应1-2小时，完毕后减压蒸馏除去二甲苯和水，即可制得所述胺化聚醚。

19、其反应过程为：

20、

21、本发明在聚醚大分子骨架中进一步引入氨基，因为氨基具有较大的极性，和作物等表面的羧基等基团进行反应后可以牢固地吸附于表面。

22、进一步地，所述端乙酰乙酸酯基聚醚和1-甲氧基丙-2-胺的质量比为(6-8)：(3-5)。

23、进一步地，所述步骤(3)的具体方法为：在反应器中，依次加入1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷和胺化聚醚，通入保护气，搅拌15-30分钟，然后加热升温至80-100℃，再加入催化剂并保温反应3-4小时，于85-90℃，50-60kpa的条件下进行真空脱低沸物30-45分钟，冷却后制得褐色透明液体，即为所述聚醚改性七甲基三硅氧烷。

24、其反应过程为：

25、

26、本发明通过聚醚大分子骨架两端的烯基与1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷的硅氢结构发生硅氢加成反应，成功制备出聚醚改性七甲基三硅氧烷，其结构中两端为疏水结构，中段为亲水结构，具有更低的表面张力。

27、进一步地，所述催化剂为铂金催化剂，所述催化剂为铂金催化剂；所述催化剂中有效铂的含量为反应物总质量的1.0×l0-5-5.0×l0-5。

28、进一步地，所述1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷和胺化聚醚的质量比为1：3-5。

29、有益效果：

30、(1)本发明提供的聚醚改性七甲基三硅氧烷两端为疏水结构，中段为亲水结构，具有很低的表面张力。

31、(2)本发明提供的聚醚改性七甲基三硅氧烷，在七甲基三硅氧烷中引入氨基，可以有效地提高分子与作物等表面的结合能力与牢固性，并且因为氨基具有较大的极性，和作物等表面的羧基等基团进行反应后可以牢固地吸附于表面，可以提高作物等对有效成分的吸收效果。

技术特征：

1.一种聚醚改性七甲基三硅氧烷，其特征在于，所述聚醚改性七甲基三硅氧烷具有如式（ⅰ）所示结构：

2.一种权利要求1所述的聚醚改性七甲基三硅氧烷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的聚醚改性七甲基三硅氧烷的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）的具体方法为：在反应器中加入端羟基聚醚，真空加热5-10分钟后降温到80-90℃，加入催化剂，然后开始滴加双乙烯酮，滴加完毕后保温反应2-3小时，即可制得所述端乙酰乙酸酯基聚醚。

4.根据权利要求3所述的聚醚改性七甲基三硅氧烷的制备方法，其特征在于，所述催化剂为质量分数为95%-98%的浓硫酸；所述催化剂的加入量为反应物总质量的0.1%-0.3%。

5.根据权利要求3所述的聚醚改性七甲基三硅氧烷的制备方法，其特征在于，所述端羟基聚醚结构式为ho(chch3ch2o)nh，其中，n=3-8，且n为整数；所述端羟基聚醚和双乙烯酮的质量比为10：5-7。

6.根据权利要求2所述的聚醚改性七甲基三硅氧烷的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的具体方法为：在反应器中加入步骤（1）制得的端乙酰乙酸酯基聚醚，加入二甲苯、水和1-甲氧基丙-2-胺，加热至二甲苯与水共沸，反应1-2小时，完毕后减压蒸馏除去二甲苯和水，即可制得所述胺化聚醚。

7.根据权利要求6所述的聚醚改性七甲基三硅氧烷的制备方法，其特征在于，所述端乙酰乙酸酯基聚醚和1-甲氧基丙-2-胺的质量比为（6-8）：（3-5）。

8.根据权利要求2所述的聚醚改性七甲基三硅氧烷的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的具体方法为：在反应器中，依次加入1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷和胺化聚醚，通入保护气，搅拌15-30分钟，然后加热升温至80-100℃，再加入催化剂并保温反应3-4小时，于85-90℃，50-60kpa的条件下进行真空脱低沸物30-45分钟，冷却后制得褐色透明液体，即为所述聚醚改性七甲基三硅氧烷。

9.根据权利要求8所述的聚醚改性七甲基三硅氧烷的制备方法，其特征在于，所述催化剂为铂金催化剂；所述催化剂中有效铂的含量为反应物总质量的1.0×l0-5-5.0×l0-5。

10.根据权利要求8所述的聚醚改性七甲基三硅氧烷的制备方法，其特征在于，所述1,1,1,3,5,5,5-七甲基三硅氧烷和胺化聚醚的质量比为1：3-5。

技术总结
本发明公开了一种聚醚改性七甲基三硅氧烷及其制备方法。所述聚醚改性七甲基三硅氧烷具有如式（Ⅰ）所示结构；所述聚醚改性七甲基三硅氧烷通过如下步骤制得：（1）端羟基聚醚和双乙烯酮合成端乙酰乙酸酯基聚醚；（2）1‑甲氧基丙‑2‑胺与端乙酰乙酸酯基聚醚发生胺化反应，生成胺化聚醚；（3）通过胺化聚醚对1,1,1,3,5,5,5‑七甲基三硅氧烷进行聚醚改性，制得所述聚醚改性七甲基三硅氧烷。本发明提供的聚醚改性七甲基三硅氧烷具有新型的结构，较现有技术中的聚醚改性七甲基三硅氧烷的表面张力更低。

技术研发人员：吴凯,肖赣明,吴佳,尚爱民
受保护的技术使用者：宜昌泽美新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12