RU2493305C2 - Способ придания материалам гидрофильных свойств при помощи органосилоксанового покрытия с глицидолом - Google Patents
Способ придания материалам гидрофильных свойств при помощи органосилоксанового покрытия с глицидолом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2493305C2 RU2493305C2 RU2011149715/05A RU2011149715A RU2493305C2 RU 2493305 C2 RU2493305 C2 RU 2493305C2 RU 2011149715/05 A RU2011149715/05 A RU 2011149715/05A RU 2011149715 A RU2011149715 A RU 2011149715A RU 2493305 C2 RU2493305 C2 RU 2493305C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- materials
- hydrophilic properties
- glycidol
- aminopropyl
- processing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G77/04—Polysiloxanes
- C08G77/38—Polysiloxanes modified by chemical after-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G77/04—Polysiloxanes
- C08G77/14—Polysiloxanes containing silicon bound to oxygen-containing groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G77/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
- C08G77/04—Polysiloxanes
- C08G77/22—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen
- C08G77/26—Polysiloxanes containing silicon bound to organic groups containing atoms other than carbon, hydrogen and oxygen nitrogen-containing groups
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L83/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon only; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L83/04—Polysiloxanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D183/04—Polysiloxanes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Изобретение относится к обработке различных материалов (стекло, текстиль, полимерные материалы, керамика, дерево, металлы, кожа) для придания гидрофильных свойств поверхностям этих материалов. Осуществляют последовательное нанесение на поверхность материалов водного или спиртового раствора олиго(аминопропил)этоксисилоксана, сушку и термообработку его. Далее осуществляют смачивание модифицированной таким образом поверхности спиртовым раствором глицидола. Затем осуществляют сушку и термообработку. В результате на поверхности материалов образуется слой модификатора, придающий гидрофильные свойства поверхностям материалов. Непосредственно на поверхности происходит формирование модификатора путем молекулярной сборки органосилоксановых покрытий с N,N-бис(1,2-дигидроксипропил)аминоалкильными группами. Изобретение позволяет обеспечить модификацию обрабатываемых материалов с получением на их поверхностях микро/наноразмерного покрытия с различными гидрофильными свойствами. 5 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к производству модифицированных материалов и может быть использовано для придания гидрофильных свойств поверхности материалов.
Известен способ гидрофилизирующей обработки текстильного материала составом, содержащим смесь полиорганосилоксана и полидиорганосилоксана (см. патент DE №3932276 «Состав для обработки текстиля и способ обработки») [1]. Используемый полиорганосилоксан обладает гидрофильными свойствами, но является водонерастворимым соединением. Для увеличения его эмульгирующей способности при обработке волокнистых материалов добавляется другой полиорганосилоксан, выполняющий функцию поверхностно-активного вещества. Недостатком данного способа является нестабильность эмульсии, ее склонность к коагуляции, обусловленная свойствами применяемого полиорганосилоксана.
Наиболее близким по своим признакам к заявляемому способу является способ придания текстильным материалам из волокон различной природы гидрофильных свойств (см. патент RU №2370583 «Способ придания волокнистым материалам гидрофильных свойств с помощью оксиалкиленорганосилоксановых блоксополимеров») [2]. Один из главных недостатков этого способа заключается в том, что он предусматривает значительный расход блоксополимеров (оксиалкиленорганосилоксан используется в количестве 1-5% к массе волокнистого материала).
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке усовершенствованного способа придания гидрофильных свойств поверхности различных материалов при значительно меньших затратах модификатора.
Технический результат достигается за счет нанесения модификатора поверхности, сформированного путем молекулярной сборки органосилоксановых покрытий с N,N-бис(1,2-дигидроксипропил)аминоалкильными группами, причем отличительная особенность заявляемого способа заключается в том, что модификатор поверхности материала формируют в две стадии, причем на первой стадии используют олиго(аминопропил)этоксисилоксан, а на второй стадии используют глицидол.
Двустадийный способ молекулярной сборки заключается в выполнении следующих операций.
На первой стадии выполняют иммобилизацию олиго(аминопропил)этоксисилоксана (I-III, см. схему на Фиг.1) на поверхности материала. На второй стадии проводят конденсацию привитого аминопропилсодержащего органосилоксанового покрытия с глицидолом при нагревании (см. схему на Фиг.2).
Операция по иммобилизации на поверхности материала олиго(аминопропил)этоксисилоксана (I-III, см. схему на Фиг.1) состоит в том, что поверхности материала смачивают этанольным или водным растворами олигомера заданной концентрации - 0.1; 1%-ной с последующей сушкой на воздухе и проведением химического закрепления модификатора на поверхности термообработкой.
В результате указанной обработки модификатор (I-III) ковалентно закрепляется на поверхности материала за счет конденсации этоксигрупп модификатора с функциональными группами полимера материала, образуя на поверхности микро/наноразмерное покрытие (см. схему на Фиг.1).
Количество органосилоксанового покрытия на поверхности материала после пропитки, сушки и термообработки оценивается по увеличению массы материала, выраженному в процентах от исходной массы материала. Если при однократной пропитке, сушке и термообработке материала привес не достигал требуемых значений, то пропитку, сушку и термообработку материала проводили несколько раз до тех пор, пока привес не достигал требуемых значений.
На второй стадии осуществляют смачивание модифицированной поверхности 10%-ным этанольным раствором глицидола с последующей сушкой на воздухе и проведением конденсации привитого аминопропилсодержащего органосилоксанового покрытия с глицидолом при повышенной температуре.
В результате указанной обработки глицидол вступает в конденсацию с аминогруппами органосилоксанового покрытия и образует на поверхности гидрофильные N,N-бис(1,2-дигидроксипропил)аминоалкильные группы (схема 2 на Фиг.2). При этом поверхностный слой приобретает «щеточную геометрию» (см. Фиг.5).
Наличие в покрытиях гидрофильных (водорастворимых) N,N-бис(1,2-дигидроксипропил)аминопропильных групп придает гидрофильные свойства поверхности материала.
Механизм формирования гидрофильных органосилоксановых покрытий на поверхности силикатного стекла на первой стадии основан на взаимодействии реакционно-способных гидрофильных этоксисилильных групп олиго(аминопропил)этоксисилоксана (I-III) с силанольными группами, находящимися на поверхности силикатного стекла (схема 3 на Фиг.3), которое протекает с выделением этилового спирта, удаляемого при термообработке материала.
На второй стадии механизм формирования гидрофильных органосилоксановых покрытий основан на взаимодействии привитых аминопропилсодержащих органосилоксановых покрытий с глицидолом (см. схему 2 на Фиг.2), приводящем к образованию гидрофильных N,N-бис(1,2-дигидроксипропил)аминопропильных групп на поверхности органосилоксановых покрытий.
Механизм формирования гидрофильных органосилоксановых покрытий на поверхности полиэфирной пленки на первой стадии основан на взаимодействии реакционно-способных гидрофильных этоксильных групп олиго(аминопропил)этоксисилоксана (I-III) с концевыми карбоксильными (-СООН) и гидроксильными (-ОН) группами, находящимися на поверхности полиэфирной пленки (см. схему 4 на Фиг.4), которое протекает с выделением этилового спирта, который удаляется при термообработке материала.
На второй стадии механизм формирования гидрофильных органосилоксановых покрытий основан на взаимодействии привитых аминопропилсодержащих органосилоксановых покрытий с глицидолом (см. схему 2 на Фиг.2), приводящем к образованию гидрофильных N,N-бис(1,2-дигидроксипропил)аминоалкильных групп на поверхности органосилоксанового покрытия.
Данные ПК-спектров, снятые с модифицированных образцов материалов, содержат полосы валентных колебаний С-ОН связей в области 3635 и 3625 см-1, -C(O)OR связей в области 1750-1730 см-1, С-N связей в области 1230-1030 см-1, Si-O-Si связей в области 1080-1020 см-1, Si-OC связей в области 880-810 см-1 и деформационных колебаний Si-C связей в области 1260 и 800 см-1, что подтверждает образование искомого органосилоксанового покрытия.
Общая методика обработки поверхности материалов заключается в следующем.
Первая стадия.
- Проведение смачивания поверхности материала этанольным или водным растворами олиго(аминопропил)этоксисилоксана (I-III) заданной концентрации - 0,1 - 1%-ной и сушкой на воздухе при комнатной температуре с последующей термообработкой при 140°С в течение 20 мин.
Вторая стадия.
- Проведение смачивания модифицированной поверхности 10%-ным этанольным раствором глицидола и сушкой на воздухе при комнатной температуре с последующей термообработкой при 140°С в течение 20 мин.
Пример 1. Обработка поверхности силикатного стекла 0,1 - 1%-ным раствором олигомера (I). Обработка проводилась согласно изложенной методике.
Обработка модифицированной поверхности силикатного стекла 10%-ным раствором глицидола. Обработка проводилась согласно изложенной методике.
Повышение гидрофильности поверхности стекла оценивалось по краевому углу смачивания (см. Таблицу 1).
Пример 2. Обработка поверхности силикатного стекла 0,1 - 1%-ным раствором олигомера (II). Обработка проводилась согласно изложенной методике.
Обработка модифицированной поверхности силикатного стекла 10%-ным раствором глицидола. Обработка проводилась согласно изложенной методике.
Повышение гидрофильности поверхности стекла оценивалось по краевому углу смачивания (см. Таблицу 1).
Пример 3. Обработка поверхности силикатного стекла 0,1 - 1%-ным раствором олигомера (III). Обработка проводилась согласно изложенной методике.
Обработка модифицированной поверхности силикатного стекла 10%-ным раствором глицидола. Обработка проводилась согласно изложенной методике.
Повышение гидрофильности поверхности стекла оценивалось по краевому углу смачивания (см. Таблицу 1).
Пример 4. Обработка поверхности полиэфирной пленки 0,1 - 1%-ным раствором олигомера (I). Обработка проводилась согласно изложенной методике.
Обработка модифицированной поверхности полиэфирной пленки 10%-ным раствором глицидола. Обработка проводилась согласно изложенной методике.
Повышение гидрофильности поверхности полиэфирной пленки оценивалось по краевому углу смачивания (см. Таблицу 1).
Пример 5. Обработка поверхности полиэфирной пленки 0,1 - 1%-ным раствором олигомера (II). Обработка проводилась согласно изложенной методике.
Обработка модифицированной поверхности полиэфирной пленки 10%-ным раствором глицидола. Обработка проводилась согласно изложенной методике.
Повышение гидрофильности поверхности полиэфирной пленки оценивалось по краевому углу смачивания (см. Таблицу 1).
Пример 6. Обработка поверхности полиэфирной пленки 0,1 - 1%-ным раствором олигомера (III). Обработка проводилась согласно изложенной методике.
Обработка модифицированной поверхности полиэфирной пленки 10%-ным раствором глицидола. Обработка проводилась согласно изложенной методике.
Повышение гидрофильности поверхности полиэфирной пленки оценивалось по краевому углу смачивания (см. Таблицу 1).
Анализ результатов обработки поверхности материалов, описанный в примерах 1-6, показал, что заявляемый способ придания материалам гидрофильных свойств позволяет придавать различным материалам высокие гидрофильные свойства. Краевой угол смачивания поверхности материалов уменьшается в 2,5-2,8 раз при затрате олиго(аминопропил)этоксисилоксана (I-III) от 0,1 до 1% массы.
Таким образом, заявляемый способ придания материалам гидрофильных свойств позволяет повысить гидрофильность материалов в 2,5-2,8 раз, причем по гидрофилизируемой способности органосилоксановые покрытия с гидрофильными N,N-бис(1,2-дигидроксипропил)аминоалкильных группами превосходят показатели прототипа и требуют минимального количества исходных продуктов для формирования модификатора поверхности.
Заявляемый способ может найти применение для придания гидрофильных свойств поверхностям различных материалов, таких как стекло, керамика, дерево, кожа, металлы, и изделий из них, таких как пленки, волокна, профильные изделия.
Claims (1)
- Способ придания материалам различной природы гидрофильных свойств за счет нанесения модификатора поверхности, сформированного путем молекулярной сборки органосилоксановых покрытий с N,N-бис(1,2-дигидроксипропил)аминоалкильными группами, причем модификатор поверхности материала формируют в две стадии:
- на первой стадии осуществляют смачивание поверхности материала водным или спиртовым раствором олиго(аминопропил)этоксисилоксана общей формулы
где n=5, 10, 15;
и выполняют сушку на воздухе при комнатной температуре с последующей термообработкой при температуре 140°С в течение 20 мин:
- на второй стадии осуществляют смачивание модифицированной поверхности спиртовым раствором глицидола общей формулы
с последующей сушкой на воздухе при комнатной температуре с последующей термообработкой при температуре 140°С в течение 20 мин.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011149715/05A RU2493305C2 (ru) | 2011-12-07 | 2011-12-07 | Способ придания материалам гидрофильных свойств при помощи органосилоксанового покрытия с глицидолом |
| KR1020120125681A KR101825102B1 (ko) | 2011-12-07 | 2012-11-07 | 글리시돌 함유 실록산에 의한 재료 친수화 방법 |
| US13/708,687 US9403183B2 (en) | 2011-12-07 | 2012-12-07 | Methods of material hydrophilization by glycidol-containing siloxanes |
| US15/197,113 US20160312065A1 (en) | 2011-12-07 | 2016-06-29 | Methods of material hydrophilization by glycidol-containing siloxanes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011149715/05A RU2493305C2 (ru) | 2011-12-07 | 2011-12-07 | Способ придания материалам гидрофильных свойств при помощи органосилоксанового покрытия с глицидолом |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011149715A RU2011149715A (ru) | 2013-06-20 |
| RU2493305C2 true RU2493305C2 (ru) | 2013-09-20 |
Family
ID=48784925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011149715/05A RU2493305C2 (ru) | 2011-12-07 | 2011-12-07 | Способ придания материалам гидрофильных свойств при помощи органосилоксанового покрытия с глицидолом |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101825102B1 (ru) |
| RU (1) | RU2493305C2 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3932276A1 (de) * | 1988-09-28 | 1990-03-29 | Dow Corning Ltd | Zusammensetzung und verfahren zur behandlung von textilien |
| RU2370583C2 (ru) * | 2007-06-26 | 2009-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина" | Способ придания волокнистым материалам гидрофильных свойств |
| RU2389734C1 (ru) * | 2008-12-18 | 2010-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Пента-91" (ООО "Пента-91") | Способ получения аминооксиалкиленсодержащего олигоалкоксисилоксана и самоэмульгирующиеся композиции на его основе |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10056344A1 (de) | 2000-11-14 | 2002-05-16 | Degussa | n-Propylethoxysiloxane, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
| DE102010028182A1 (de) | 2010-04-26 | 2011-10-27 | Momentive Performance Materials Gmbh | Hydrophile Polyorganosiloxane |
| JP7107105B2 (ja) | 2018-08-30 | 2022-07-27 | Tdk株式会社 | アンテナ |
-
2011
- 2011-12-07 RU RU2011149715/05A patent/RU2493305C2/ru active
-
2012
- 2012-11-07 KR KR1020120125681A patent/KR101825102B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3932276A1 (de) * | 1988-09-28 | 1990-03-29 | Dow Corning Ltd | Zusammensetzung und verfahren zur behandlung von textilien |
| RU2370583C2 (ru) * | 2007-06-26 | 2009-10-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина" | Способ придания волокнистым материалам гидрофильных свойств |
| RU2389734C1 (ru) * | 2008-12-18 | 2010-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Пента-91" (ООО "Пента-91") | Способ получения аминооксиалкиленсодержащего олигоалкоксисилоксана и самоэмульгирующиеся композиции на его основе |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011149715A (ru) | 2013-06-20 |
| KR20130064007A (ko) | 2013-06-17 |
| KR101825102B1 (ko) | 2018-02-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4510721B2 (ja) | アミノシロキサンの水中油型エマルションおよびその使用 | |
| Zhang et al. | Surface modification of PDMS by surface-initiated atom transfer radical polymerization of water-soluble dendronized PEG methacrylate | |
| JP5398723B2 (ja) | フルオロシリコーンおよび含フッ素含ケイ素表面処理剤 | |
| Tang et al. | Fabrication of oleophobic paper with tunable hydrophilicity by treatment with non-fluorinated chemicals | |
| JP5720227B2 (ja) | 木材の処理方法 | |
| JP2007051236A (ja) | シリコーンエマルジョン組成物及び木材の処理方法 | |
| JPH0245647B2 (ru) | ||
| JP6864353B2 (ja) | 塗装表面用水系組成物 | |
| JP6407513B2 (ja) | 医療材料の表面修飾用ポリマー | |
| Esteban-Tejeda et al. | Stable hydrophilic poly (dimethylsiloxane) via glycan surface functionalization | |
| Kalulu et al. | Hydrophilic surface modification of polydimetylsiloxane‐co‐2‐hydroxyethylmethacrylate (PDMS‐HEMA) by Silwet L‐77 (heptamethyltrisiloxane) surface treatment | |
| RU2493305C2 (ru) | Способ придания материалам гидрофильных свойств при помощи органосилоксанового покрытия с глицидолом | |
| RU2370583C2 (ru) | Способ придания волокнистым материалам гидрофильных свойств | |
| RU2531818C2 (ru) | Способ придания материалам гидрофильных свойств при помощи органосилоксанового покрытия с нитрилотриметиленфосфоновой кислотой | |
| Djuraev et al. | Diffusion of a hydrophobisis composition in the structure of chrome skin and the influence of them on hygienic properties | |
| Ghoreishi et al. | Hydrophilicity improvement of silicone rubber by interpenetrating polymer network formation in the proximal layer of polymer surface | |
| US10221335B2 (en) | Methods of material hydrophilization by siloxanes containing nitrilopoly (methylenephosphonic acid) or derivatives thereof | |
| RU2448128C1 (ru) | Олигоэтоксисилоксаны с гидрофильными n,n-бис(1,2-дигидроксипропил)аминоалкильными группами и способ их получения | |
| Li et al. | A facile approach to obtain super-hydrophobicity for cotton fiber fabrics | |
| RU2731214C2 (ru) | Композиция, содержащая олигомер | |
| CN105800669A (zh) | 一种纳米氧化锌及其制备方法和一种超疏水表面的制备方法 | |
| JP7152010B2 (ja) | 塗装表面用水系組成物 | |
| Li et al. | Facile Construction of Versatile Cotton Fabrics with Robust Hydrophobicity, Self-Cleaning and Oil–Water Separation | |
| US5464801A (en) | Catalyst compositions comprising rhodium catalyst complexes | |
| RU2456293C1 (ru) | Алкоксисиланы с гидрофильными n-(1,2-дигидроксипропил) аминоалкилсодержащими и n-триалкоксисилилалкилуретансодержащими группами и способ их получения |