论文部分内容阅读
本课题围绕新法合成氨基硅、在织物方面的应用及其与纤维的作用机理进行了系列研究。
1.在催化剂硅醇钾(碱胶)的作用下,利用八甲基环四硅氧烷(D4)和N,N-二甲基-γ-氨丙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-Si-121)等单体的聚合反应合成了一种新型柔软剂N,N-二甲基-γ-氨丙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-121),用红外光谱、核磁共振氢谱、GPC等仪器对其结构及物化性能进行了测定。研究了聚合反应条件,讨论了影响平均分子量的诸因素。结果表明,氨基硅单体KH-Si-121和封端剂以及反应温度均可对ASO-121的平均分子量产生影响。随单体KH-Si-121用量的增加、封端剂用量的增大以及反应温度的升高,目标聚硅氧烷ASO-121的黏度或平均分子量均下降。
2.以脂肪醇聚氧乙烯醚作乳化剂,采用转相法对ASO-121进行了乳化,制得了粒径约为27.5nm的微乳。
3.对ASO-121在织物上的应用性能进行了研究,考察了氨值、平均分子量、硅乳的pH值、含固量等因素对ASO-121应用性能的影响。结果表明,随氨值增加,ASO-121整理织物的弯曲刚度减小、柔软性增加,织物的白度略有下降;平均分子量对同一氨值的ASO-121应用性能有影响,随着分子量的增加,柔软性增加,但织物的白度变化不大,另外,弱酸性使用条件(pH=6~7)有利于ASO-121表现出较佳的应用效果。
4.用扫描电镜(SEM)对纤维表面ASO-121的膜形貌进行了研究,结果发现,经ASO-121整理过的天然棉纤维和聚酯黏胶纤维表面比未整理的纤维表面明显光滑。
5.以单晶硅、再生纤维素膜、丝素蛋白膜作为基质,用原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪分别研究了ASO-121在这些基质表面的膜形貌性质及定向排列方式。结果发现:
(1)在单晶硅表面ASO-121可形成疏水膜,水与硅膜的接触角θ达到93°;另外,在扫描范围2μm2、观察标尺5nm条件下,ASO-121硅膜的表面均方根粗糙度(Rq.)达到了0.124nm。
(2)在丝素蛋白基质表面ASO-121也能形成疏水膜,水的接触角θ可达到87°(丝素蛋白基质表面的θ为81°)。在扫描范围2μm2、观察标尺8nm条件下,表面组装了ASO-121膜的丝素基质ASO-121/silk,其表面均方根粗糙度(Rq.=.110nm)比对比丝素silk膜的表面均方根粗糙度(Rq.=1.184nm)小,表明附着在丝素蛋白表面的ASO-121硅膜有降低基质表面粗糙度的作用。
(3)同法对再生纤维素基质表面ASO-121的膜形貌进行研究,ASO-121在再生棉纤维基质表面也形成疏水膜,水与硅膜的接触角θ可达到53.50°(再生纤维素基质表面θ为49.50°)。在扫描范围2μm2、观察标尺30nm条件下,表面组装了ASO-121膜的棉纤维基质ASO-121/cotton,其表面均方根粗糙度(Rq.=4.590nm)比对比再生棉纤维cotton膜表面的均方根粗糙度(Rq.=4.970nm)小,表明附着在再生棉纤维表面的ASO-121硅膜同样有降低基质表面粗糙度的作用。
综合上述研究结果可见,ASO-121在单晶硅表面、丝素蛋白基质和再生棉纤维基质的成膜方式基本相同,亦即采取了硅甲基朝外、硅氧偶极键和阳离子氨基指基质表面这一方式。
6.对ASO-121和通用型氨基硅N-B-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷ASO-1的应用性能、膜形貌及成膜作用机理进行了研究。结果发现:
(1)在氨值、平均分子量相近的条件下,侧基结构不同的ASO-121和ASO-1,其硅膜的柔性基本相同,但形貌不完全一样。在单晶硅表面ASO-1形成的膜呈均一结构,且很光滑,而ASO-121形成的膜形貌则略显粗糙,另外,两硅膜处理后的单晶硅及纤维均疏水,可见ASO-121和ASO-1在基质表面的成膜机理相同。
(2)在氨值相近、分子量相近的条件下,还比较研究了ASO-121和ASO-1硅乳的带电性能及其在纤维表面的吸附量。结果发现,ASO-1硅乳的ξ电位及吸附量均大于ASO-121硅乳。