非离子超支化有机硅表面活性剂的合成及其润湿性能研究

表面活性剂是一种含有亲水段和疏水段的分子。表面活性剂在溶液表面、油水界面或界面状态上的吸附而影响界面性质，导致应用中出现一系列重要现象。同时，在溶剂或溶液中加入少量表面活性剂，可显著降低溶液的表面或界面张力，使体系的表面或界面状态发生明显变化。由于表面活性剂具有良好的润湿、分散、乳化、渗透和增溶能力，广泛应用于纺织、化妆品、皮革制造、合成材料和橡胶工业。润湿是指在材料表面用溶液取代空气的过程，润湿剂是一种可以提高这种替代能力的助剂。在全球可持续发展的战略下，溶剂型聚氨酯制造的工作环境对操作者来说并不健康。溶剂的持续释放会破坏自然环境，对人体健康构成威胁。因此，有必要开发水基材料。超支化聚合物具有三维结构、多端官能团、反应活性高等优点。超支化聚合物的研究主要集中在农业、医药和化妆品行业。近年来，超支化聚合物在表面活性剂中的应用逐渐引起了众多研究者的关注。以往的研究主要基于端氨基和羧基超支化聚合物。当合成的表面活性剂溶于水时，分子中的亲水性氨基羧基会被电离。这些表面活性剂的表面活性容易受到溶液pH值和离子强度的影响。而对于多羟基非离子型表面活性剂，其应用条件不太严格，可广泛应用于多种条件。

本研究以端羟基超支化聚合物(HBP-OH)和环氧硅油为原料，采用环氧硅油和自制端羟基超支化聚合物（HBP-OH）合成了非离子超支化有机硅表面活性剂（NHSi）。作者将环氧硅油（n-OH:n-环氧）中HBP-OH的羟基与环氧基的摩尔比从5:1~60:1进行调整，制备了一系列NHSi。采用凝胶渗透色谱（GPC）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、接触角测量仪、表面张力仪、扫描电镜（SEM）对HBP-OH和NHSi的结构和性质进行了表征。结果表明，HBP-OH的Mn为340.5，随着羟基与环氧基的摩尔比增加，-OH的峰值强度增大，将该比例调整为30:1 制成NHSi 水溶液，其最低表面张力为 24.71mN m-1，在玻璃表面添加2% NHSi的水性聚氨酯乳液，其最小水接触角为14.85º，润湿实验表明，NHSi对固定海岛超纤维合成材料具有良好的润湿能力。

图. NHSi的合成路线

文献来源：Jie Liu, Fei Fei Zhang*, Ying Hu Song, Kun Lv, Ni Zhang and Yan Chun Li. Coatings 2021, 11, 32.