Polyethersiloxane
Polyethersiloxane (auch Polyether Siloxane, polyethermodifizierte Siloxane oder Siliconpolyether) sind Silicontenside[1] mit Siloxan als hydrophobe Gruppe und Polyether als hydrophile Gruppe.
Strukturvarianten
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Lineare Polyethersiloxane
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![{\displaystyle {\mathrm {RO} {-}(\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} )\mathrm {n} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}})\mathrm {O} )\mathrm {m} {-}(\mathrm {Si} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {O} )\mathrm {x} {-}(\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} )\mathrm {n} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}})\mathrm {O} )\mathrm {m} {-}\mathrm {R} }}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/1cfc8e57da2e1a1a727fee0bd2ab1a4fe96815c1)
![{\displaystyle {\mathrm {R} (\mathrm {OCH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}})\mathrm {n} (\mathrm {OCH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}))\mathrm {m} {-}\mathrm {OCH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}(\mathrm {Si} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {O} )\mathrm {x} {-}\mathrm {Si} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {O} {-}(\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} )\mathrm {n} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {CH} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}})\mathrm {O} )\mathrm {m} {-}\mathrm {R} }}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/00ed81dd412cad5875528fa353e4309366c523dd)
R kann z. B. Wasserstoff oder Alkyl sein. Die Verhältnisse von n, m und x bestimmen die Eigenschaften des Polyethersiloxans
Kammförmige Polyethersiloxane
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![{\displaystyle {\mathrm {R} {-}(\mathrm {Si} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {O} )\mathrm {x} (\mathrm {SiCH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {G} {-}\mathrm {O} )\mathrm {y} {-}\mathrm {Si} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {R} }}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/0946ceb7975ac48bf3600f8dc301a2bd244f5874)
G ist dabei
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R ist Methyl oder G; R' ist H, Alkyl oder Acetyl
Kammförmige Polyethersiloxane mit langen Alkylgruppen
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![{\displaystyle {\mathrm {R} {-}(\mathrm {Si} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {O} )\mathrm {x} (\mathrm {SiCH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {G} {-}\mathrm {O} )\mathrm {y} {-}(\mathrm {SiCH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}\mathrm {A} {-}\mathrm {O} )\mathrm {z} {-}\mathrm {Si} (\mathrm {CH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}){\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{-}\mathrm {R} }}](/media/api/rest_v1/media/math/render/svg/4aeb7c116b21754c5fc796270eee9446d2b59947)
R ist Methyl oder G; R' ist H, Alkyl oder Acetyl, A ist eine Alkylgruppe mit z. B. 18 Kohlenstoffatomen
Synthese
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Kondensation von OH-terminierten Siloxanen mit Polyethern
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die Kondensation von Polydimethylsiloxanen mit Alkoxy- oder OH Endgruppen und OH terminierten Polyethern kann z. B. mit Trifluoressigsäure katalysiert in Toluol erfolgen, wobei z. B. das bei der Kondensation entstehende Ethanol als Azeotrop abdestilliert wird[2].
Hydrosilylierung
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Die Herstellung von kammförmigen Polyethersiloxanen erfolgt durch Hydrosilylierung von Polysiloxanen mit Methylwasserstoffsiloxangruppen durch Polyether mit Allylendgruppen. Die Polysiloxane mit der gewünschten Konzentration an Methylwasserstoffsiloxangruppen werden z. B. durch Equilibrierung von Polydimethylsiloxanen mit Polymethylhydrosiloxanen mit Polynitridchloridkatalyse hergestellt[3].
Die Herstellung von linearen Polyethersiloxanen erfolgt durch Hydrosilylierung von Polysiloxanen mit Dimethylwasserstoffendgruppen durch Polyether mit Allylendgruppen. Wenn auch Polyether mit zwei Allylendgruppen eingesetzt werden sind Strukturen A(BC)n)BA möglich. Wobei A für den Monoallylpolyetherbaustein steht, B für den Siloxanbaustein und C für den Diallylpolyetherbaustein[4].
Anwendungen
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Schaumstabilisator
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Polyethersiloxane werden als Schaumstabilistaoren bei der Herstellen von Polyurethanweichschäumen und Polyurethenhartschäumen eingesetzt[5][6]
Entschäumer
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Siliconpolyether können als Trübungspunkt-Entschäumer wirken[7].
Polyethersiloxane werden als Komponente in Entschäumerformulierungen z. B. für die Bekämpfung von Schaum bei der Papierherstellung eingesetzt. Dabei sind Polyethersiloxane bei denen die Siloxanketten mit Siloxanbrücken[8] oder Polyetherbrücken[9] verbunden sind besonders geeignet.
Emulgator in der Kosmetik
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Polyethersiloxane werden unter der Bezeichnung Dimethicone Copolyol als Emulgator in kosmetischen Formulierungen eingesetzt.[10]
Pflanzenschutz
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]Polyethersiloxane werden im Pflanzenschutz als Netzmittel eingesetzt. Dabei haben sich Trisiloxantenside als Superwetter besonders bewährt[11].
Einzelnachweise
[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]- ↑ Randal M. Hill: Chemistry and technology of surfactants. Blackwell Pub, Oxford; Ames, Iowa 2006, ISBN 978-1-4051-2696-0, S. Kapitel 6.3.
- ↑ Patent US 3600418, Organo-Silicone Block Copolymers, Anmeldetag der Prioritätsanmeldung 10.06.1954, Veröffentlichung 17.08.1971, Anmelder Union Carbide Corporation, Erfinder D.L. Bailey, W.V. O’Connor, F.M. O‘Connor
- ↑ Patent EP0797612B1, Verfahren zur Herstellung von im Wesentlichen cyclenfreien Polyorgano-Siloxanen und organofunktionellen Siloxanen, Anmeldetag der Prioritätsanmeldung 12.12.1994, Veröffentlichung der Patenterteilung 13.01.1999, Anmelder Hüls Silicone GmbH, Erfinder U. Dittrich, H. Rautschek, H. Schickmann
- ↑ Patentanmeldung EP0985698A1, Lineare Polyether-Polysiloxan-Copolymere, deren Herstellung und Verwendung, Anmeldetag der Prioritätsanmeldung 11.08.1998, Veröffentlichung 15.03.2000, Anmelder Wacker Chemie GmbH, Erfinder H. Rautschek, H. Spitzner
- ↑ A. Hasani Baferani, R. Keshavarz, M. Asadi, A. R. Ohadi: Effects of Silicone Surfactant on the Properties of Open‐Cell Flexible Polyurethane Foams. In: Advances in Polymer Technology. Band 37, Nr. 1, Februar 2018, ISSN 0730-6679, S. 71–83, doi:10.1002/adv.21643 (wiley.com [abgerufen am 28. Mai 2026]).
- ↑ Harith H. Al-Moameri: Sustainable formulation strategies for polyurethane foams: Effects of silicone surfactants on morphology and functionality. In: Results in Engineering. Band 28, 1. Dezember 2025, ISSN 2590-1230, S. 107629, doi:10.1016/j.rineng.2025.107629 (sciencedirect.com [abgerufen am 30. Mai 2026]).
- ↑ Zsolt Németh, György Rácz, Kalman Koczo: Foam Control by Silicone Polyethers—Mechanisms of “Cloud Point Antifoaming”. In: Journal of Colloid and Interface Science. Band 207, Nr. 2, November 1998, S. 386–394, doi:10.1006/jcis.1998.5777 (elsevier.com [abgerufen am 30. Mai 2026]).
- ↑ Patent 0663225B1, Verwendung von Zusammensetzungen zur Schaumregulierung, Anmeldetag der Prioritätsanmeldung 28.12.1993, Veröffentlichung der Patenterteilung 11.11.1998, Anmelder Dow Corning Corporation, Erfinder L. M. Tonge, R. Okada, T. Noro, B. S. Harkness
- ↑ Patent 1076073B1, Entschäumerformulierung, Anmeldetag der Prioritätsanmeldung 02.08.1999, Veröffentlichung der Patenterteilung 15.01.2003, Anmelder: Wacker-Chemie GmbH, Erfinder H. Rautschek, W. Burger, J. Wimmer, E. Zscheile, C. Wolf
- ↑ Silicones for Personal Care, 2nd Edition Anthony J. O’Lenick Jr., ISBN 978-1-932633-36-8, Copyright 2008, by Allured Publishing Corporation. Kapitel 6
- ↑ Patentanmeldung WO2019152616A1, Trisiloxane Alkoxylate Compositions, Anmeldetag der Prioritätsanmeldung 02.02.2018, Veröffentlichung 08.08.2019, Anmelder: Momentive Performance Materials INC., Erfinder G. A. Policello, T. L. Truong, F. He