新型阴离子聚硅氧烷的合成及在纤维表面的静电组装

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近年来超分子组装方法的不断发展为开发多功能、具有多元化整理风格的新型织物整理剂提供了一种有效的方法。利用阴、阳离子聚硅氧烷反电荷基团之间的静电作用或氢键作用等将其进行组装,可获得静电组装的聚硅氧烷超分子,再通过浸渍将超分子负载在纤维表面成膜,利用不同官能团之间的协同增效作用,可改善整理后织物的柔软性、亲水性、抗静电性及综合手感,提高织物的附加值,满足人们生活生产的需求。基于此,我们利用官能团转化法制备了一系列羧基和其他官能基共改性的新型阴离子聚硅氧烷,并将其与反电荷阳离子氨基硅进行超分子组装,获得了未见报道的新型聚硅氧烷超分子,然后以棉纤维织物和羊毛纤维织物作为载膜基质,对聚硅氧烷超分子在棉纤维和羊毛纤维表面的成膜性进行研究。以静电组装为理论指导,将羧基改性聚硅氧烷乳化得到带负电荷的硅乳,将其与带正电荷的氨基硅乳复合,得到了反电荷静电复合乳液,对其用于织物整理的应用性能如柔软性、吸水性、手感等进行测定和评价。具体工作如下:(1)以四甲基环四硅氧烷为原料,通过硅氢化加成合成了聚醚改性四甲基环四硅氧烷(PECS),然后用顺丁烯二酸酐(MAn)进行羧基化,成功制备了一种具有星型结构的羧基聚醚改性四甲基环四硅氧烷(CPECS),用IR、1H-NMR对其结构进行了表征。将CPECS与ASO-1在乙酸乙酯中进行超分子组装,考察CPECS/ASO-1超分子在棉纤维和羊毛纤维表面成膜形貌和组成,结果表明,经超分子体系处理后的棉纤维和羊毛纤维表面覆盖有一层硅膜,其表面明显比未处理的空白纤维表面光滑。将CPECS的水溶液(CPECS-s)与氨基硅乳(AS-e)进行复合,并对反电荷静电复合乳液整理织物的应用性能进行研究。结果表明,复配体系中CPECS-s的用量增多,处理棉织物白度提高,静态吸水时间显著变短,但柔软性会下降,当CPECS-s与AS-e质量比为1∶2时,经CPECS-s/AS-e处理的棉织物综合性能最佳。将反电荷复配乳液CPECS-s/AS-e作为羊毛平滑剂用于羊毛织物整理,能使处理后的羊毛织物柔软、爽滑、抗静电。本文还用层层组装的方法在棉织物上交替沉积AS-e和CPECS-s,随着聚硅氧烷层数的增多,弯曲刚度下降、白度下降,吸水性随最外层膜的变化而变化,当组装层数大于4时,硅膜脱落现象严重。(2)用1,3-双(3-氨基丙基)四甲基二硅氧烷作为D4开环聚合的封端剂,制备了氨基封端的聚二甲基硅氧烷(ATPS),将其用顺丁烯二酸酐进行羧基化,制得了羧基封端的聚二甲基硅氧烷(CTPS)。将两种端官能基聚硅氧烷在乙酸乙酯中进行超分子组装,并在棉织物和羊毛织物上负载成膜,结果表明ATPS/CTPS在纤维表面能形成一层光滑的硅膜,该膜能使棉纤维表面的沟壑消失,羊毛表面的毛鳞片结构变平伏、光滑。将ATPS和CTPS乳化后制成稳定的硅乳,并将两种乳液进行复合用于织物整理,并对反电荷共混乳液ATPS-e/CTPS-e的应用性能进行测试,结果表明经ATPS-e/CTPS-e处理过的棉织物弯曲刚度下降、弹性好、滑爽,当ATPS-e和CTPS-e等质量共混时,应用性能最佳;ATPS-e/CTPS-e作为羊毛平滑剂用于羊毛织物的后整理,能够赋予羊毛织物良好的柔软性、弹性和抗静电性,且有宜人的油润感。(3)用顺丁烯二酸酐对聚醚氨基硅进行羧基化,得到目标产物羧基改性聚醚氨基硅(CPEAS),用红外、核磁等对其结构进行了验证。将CPEAS与氨基改性聚醚硅油(APES)在乙酸乙酯中进行超分子组装,并将超分子CPEAS/APES在棉纤维上负载成膜,用SEM观察了纤维表面光滑的CPEAS/APES膜,用ATR及XPS表征了膜的化学组成。将CPEAS进行乳化,制得了稳定的硅乳CPEAS-e。将CPEAS-e与带相反电荷的聚醚氨基硅乳液(APES-e)进行复合用于织物整理,从弯曲刚度、吸水性及综合手感等方面对反电荷静电复合乳液CPEAS-e/APES-e的应用性能进行评价,讨论了乳化剂含量、pH值、阴阳离子硅乳的配比等因素对CPEAS-e/APES-e应用性能的影响,结果表明,选择占硅油质量分数20-30%的乳化剂进行乳化,不加氨水调pH值,将得到的CPEAS-e按质量比2:1与APES-e复合,能够得到应用效果卓越的亲水性柔软剂。
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