Hvernig á að gera sílikonolíu vatnsleysanlegt-?

Kísilolía (pólýdímetýlsíloxan, PDMS) er mikið notuð í snyrtivörum, lyfjum, vefnaðarvöru og iðnaði vegna einstakrar vatnsfælni, hitastöðugleika og lágrar yfirborðsspennu. Hins vegar takmarkar eðlislæg vatnsfælni þess notkun þess í vatns-kerfum. Þessi grein kynnir kerfisbundið ýmsar aðferðir og tæknilegar aðferðir til að gera sílikonolíu vatnsleysanlegt-.

Kísilolíusameindir samanstanda af Si-O-Si burðarás og metýl hliðarkeðjum, sem gerir þær afar vatnsfælin. Til að gera sílikonolíu vatnsleysanlegt- verður yfirborðseiginleikum þess að breyta með efnafræðilegum eða eðlisfræðilegum aðferðum:

Breyting sameindabyggingar: Innleiðing vatnssækinna hópa til að breyta sameindaskautuninni

Breyting á milliflataeiginleikum: Dregur úr spennu milli kísilolíu og vatns

Uppbygging dreifingarkerfis: Að búa til stöðuga dreifingu með fleyti

Einn. Ígræðsla vatnssækinna hópa
Innleiðing vatnssækinna virkra hópa á sameindakeðju sílikonolíu með efnahvörfum:

Pólýeter breyting: Algengast að ígræddur sé með etýlenoxíði (EO)/própýlenoxíði (PO) samfjölliðum

Hvarfbúnaður: Vatnssílýlerun á hertri sílikonolíu með allýlpólýeter

Product Characteristics: Water solubility is determined by EO content (typically >65%)

Dæmi um uppbyggingu: Si-O-[Si(CH₃)₂-O]ₙ-[Si(CH₃)(CH₂CH₂CH₂O(EO)ₘ(PO)ₙH)-O]ₚ-Si

Karboxýl breyting:

Kynning á karboxýlsýruhópum eins og akrýlsýru

Getur myndað vatns-leysanleg sölt með hlutleysingu

Súlfónísk breyting:

Kynning á -SO₃H hópum, sem leiðir til framúrskarandi vatnsleysni eftir hlutleysingu

Algengt notað í forritum sem krefjast stöðugleika við háan-hita

Amínóbreyting:

Kynning á -NH₂ eða -NR₂ hópum

Getur myndað vatns-leysanleg ammóníumsölt með rótónun

Tveir. End Group Breyting
Kynna vatnssækna hópa á endum kísilolíu sameindakeðja:

Hvarf hýdroxýl-enda sílikonolíu við pólýetýlen glýkól (PEG)

Hvarf ísósýanat-endrar sílikonolíu við hýdroxýl-vatnssækin efnasambönd

Einn. Fleytitækni
Notkun yfirborðsvirkra efna til að búa til olíu-í-vatns (O/W) fleyti:

Val á yfirborðsvirkum efnum:

Ójónísk yfirborðsvirk efni með HLB gildi 10-18 (eins og Tween röð)

Anjónískar/ójónískar samsetningar geta bætt stöðugleika

Fleytiferlisfæribreytur:

Shear Rate: Typically >5000 snúninga á mínútu er krafist

Hitastýring: 60-80 gráður er gagnlegt fyrir fleyti

Fasahlutfall: Olíufasi fer yfirleitt ekki yfir 30%

Örfleytitækni:

Framleiðsla á örfleyti með kornastærðum<100 nm

Krefst sam- yfirborðsvirks efnis (eins og stutt-alkóhól)

Tveir. Polymer Composite
Sam-leyst upp með pólývínýlpýrrólídóni (PVP)

Samvirkt dreift með pólýakrýlsýru þykkingarefni

Einn. Dendrimer Breyting
Að smíða vatnssækna skel á yfirborði kísilolíu með því að nota dendrimer uppbyggingu:

Ígræðsla há-kynslóðar PAMAM dendrimera

Framleiðir vatnsdreifingar á nanóskala

Tveir. Amfiphilic blokk samfjölliður
Hönnun og nýmyndun kísilolíu-vatnssækinna fjölliða blokksamfjölliða:

PDMS-b-PEO amfískar samfjölliður

Sjálf-samsetning til að mynda micellar mannvirki

Þrír. Smelltu á Efnafræðibreyting
Kynna á skilvirkan hátt vatnssækna hópa með því að nota smellaefnafræði:

Þíól-en smelliviðbrögð

Kopar-hvatað azíð-alkýnsýklóaviðbót

Langtímastöðugleikavandamál:-

Lausn: Samsett andoxunarefni (td BHT) + pH stuðpúðakerfi

Lélegur hár-hitastöðugleiki:

Lausn: Að kynna súlfónsýruhópa eða taka upp kross-tengda uppbyggingu

Froðustýring:

Lausn: Samsett froðueyðandi efni (td pólýeter-breytt sílikonolía)

Seigjustýring:

Lausn: Stilling á EO/PO hlutfalli og mólþyngdardreifingu

Græn efnafræði: Þróun umhverfisvænna ferla eins og ensím-hvataðri breytingu

Snjöll svörun: Vatns-leysanlegar sílikonolíur með tvöföldum pH/hita svörun

Lífbrjótanlegt: Kynnir kísilolíuafleiður með vatnsrjúfanlegum estertengjum

Nanósamsett tækni: Vatns-leysanleg sílikonolía/nanocellulose samsett kerfi

Margvíslegar sannaðar aðferðir hafa verið þróaðar fyrir vatns-leysandi kísilvökva, allt frá hefðbundnum efnabreytingum og fleytiaðferðum til nýrra aðferða eins og dendrimerabreytingar og smellaefnafræði. Að velja viðeigandi vatns-leysisaðferð krefst ítarlegrar skoðunar á umsóknarsviðinu, frammistöðukröfum og kostnaði. Framfarir í efnisvísindum munu leiða til þess að fleiri-afkastamikil, fjölvirk vatnsleysanleg kísilvökva- mun stækka enn frekar notkunarsvæði þeirra.