שמן סיליקון מסיס במים פוליאתר- הוא סוג של תרכובת סיליקון אורגנית שעברה שינוי כימי כדי להפוך אותו למסיס במים. חומרי הגלם העיקריים שלו כוללים שמן סיליקון בסיס, מתקן פוליאתר, זרז וחומרי גלם נוספים. להלן סיווג ותפקוד מפורט של חומרי הגלם העיקריים:
1. נוזל סיליקון בסיס
נוזל סיליקון בסיס הוא מבנה הליבה של הפוליאתר לפני השינוי. המבנה שלו קובע את התכונות הפיזיקליות של המוצר הסופי, כגון עמידות בטמפרטורה וסיכה. הסוגים הנפוצים כוללים:
נוזל סיליקון דימתיל (PDMS): נוזל סיליקון הבסיס הנפוץ ביותר, המסתיים על ידי קבוצות הידרוקסיל או מימן כדי לספק אתרים תגובתיים.
נוזל סיליקון מוגן (PMHS): מכיל קשרי Si-H ויכול לעבור תגובת הידרוסיליציה עם קבוצות האליל של הפוליאתר, מה שהופך אותו למסלול השינוי המרכזי.
נוזל סיליקון אמינו: תגובה מתרחשת באמצעות קבוצות אמינו עם קבוצות האפוקסי של הפוליאתר, אך פחות נפוץ בשימוש.
2. משיני פוליאתר
מקטעי פוליאתר הם המפתח להקניית מסיסות מים לשמני סיליקון. שני הסוגים הבאים נמצאים בשימוש נפוץ:
פוליאתרים אליל (כגון אתר אליל פוליאוקסיאתילן, APEG): אלה מושתלים על עמוד השדרה של שמן הסיליקון באמצעות תגובת הידרוסיליציה. ככל ששרשרת הפוליאוקסיאתילן (EO) ארוכה יותר, כך מסיסות המים גדולה יותר.
פוליאתרים אפוקסי (כגון פוליאתילן גליקול מונוגליצידיל אתר): אלה מגיבים עם שמני סיליקון המכילים קבוצות מימן פעילות (כגון קבוצות אמינו והידרוקסיל) ליצירת קשרי אתר.
פוליאתרים מיוחדים: הכנסת מקטעי פוליאוקסיפרופילן (PO) יכולה להתאים את האיזון ההידרופילי -ליפופילי (HLB) ולשפר את התאימות עם ממיסים אורגניים.
3. זרז
יעילות התגובה תלויה בבחירת הזרז:
זרזי הידרוסיליציה: חומצה כלורופלטינית (זרז Speier) או זרז קרסטדט (קומפלקס פלטינה-וינילסילוקסן). יש לשלוט במינון כדי למנוע תגובות לוואי.
זרזי נטרול: נתרן קרבונט או נתרן אצטט. אלה משמשים כדי להתאים את ה-pH של מערכת התגובה ולמנוע פירוק של שרשראות הפוליאתרים.
4. ממיסים ותוספים
ממיסים: אלכוהול איזופרופיל, טולואן וכו', משמשים לדילול מערכת התגובה ולשיפור יעילות העברת המסה (יש להסיר מאוחר יותר).
חומר כיסוי קצה: Hexamethyldisiloxane (MM) משמש לשליטה במשקל המולקולרי של שמן הסיליקון.
מייצב: BHT (נוגד חמצון) מונע חמצון-בטמפרטורה גבוהה של שרשראות הפוליאתרים.
5. חומרי גלם מתפקדים אחרים
חומצות/בסיסים אורגניים, כגון חומצה אצטית קרחונית וטריאתילאמין, משמשים להתאמת ה-pH של מערכת התגובה.
מונומרים יוניים, כגון פוליאתרים שעברו שינויים בסולפונט-, יכולים לשפר עוד יותר את מסיסות המים ואת התכונות האנטי-סטטיות.
גורמים המשפיעים על בחירת חומרי גלם
מסיסות מים: ככל שתכולת ה-EO גבוהה יותר, כך מסיסות המים גדולה יותר; הכנסת PO יכולה להוריד את נקודת הענן.
תגובתיות: יחס ה-Si-H (תכולת מימן) של שמן סיליקון מוקשה משפיע על קצב ההשתלה.
דרישות סביבתיות: מערכות ללא-ממסים או חומרי גלם נמוכים של-VOC הופכים פופולריים יותר ויותר.
תַקצִיר
הביצועים של נוזלי סיליקון פוליאתר מסיסים במים- תלויים מאוד בשילוב חומרי הגלם. על ידי התאמת סוג הפוליאתר (יחס EO/PO), המשקל המולקולרי של נוזל סיליקון ומערכת הזרז, ניתן לפתח נוזלי סיליקון מיוחדים בהתאמה אישית ליישומים בטקסטיל, כימיקלים ביתיים, ציפויים ותחומים אחרים. מחקר ופיתוח עתידיים יתמקדו בתהליכי סינתזה ירוקה (כגון קטליזה של אנזים) ויישום של פוליאתרים מבוססי ביו-.
