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本研究的主要内容包括:(1)以八甲基环四硅氧烷、甲基十二烷基二甲氧基硅烷为主要原料,在催化剂四甲基氢氧化胺作用下,共聚反应合成了两种十二烷基聚硅氧烷DDPS(其中无规共聚型DDPS记作DDPS-1,嵌段共聚型DDPS记作DDPS-2)。讨论了合成工艺。用红外光谱、核磁共振氢谱等仪器对DDPS-1的结构进行了表征。(2)将所得的硅油乳化用于织物的后整理。考察了DDPS黏度、侧基含量、分子结构,乳化剂用量以及整理工艺对其应用性能的影响。(3)为提高DDPS的柔软性,本文先后用复配及化学接枝的方法对DDPS进行了改性研究。(4)用扫描电镜(SEM和FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)等大型仪器对DDPS在不同基质(天然纤维及其模拟物)上的膜形貌及其与纤维的作用机理进行了研究。研究结果如下:
Ⅰ:在考察催化剂浓度、封端剂用量及反应时间对DDPS黏度影响时,发现,当封端剂用量一定,催化剂浓度(10~50)×10-6,反应温度95~100℃,反应时间4h时,有利于合成较高黏度的DDPS。
Ⅱ:将DDPS用非离子表面活性剂乳化,硅乳用于织物的后整理。它能赋予织物柔软蓬松的手感,处理后的织物亲水性略有下降,硅乳对织物色泽的影响甚微,且发现①DDPS-1烷值增加,整理后布样的柔软性越差。②DDPS-1黏度越大,整理后布样的柔软性越好,但吸湿性下降。③嵌段共聚DDPS-2整理的织物其柔软性比无规共聚物DDPS-1好,但吸湿性却不如后者。④二次浸渍法处理后的布样其抗皱性、柔软性均比一次浸渍法好。⑤乳化剂用量达到40%时,DDPS-1处理后织物的弯曲刚度增加、白度值有所下降。
Ⅲ:用物理方法,用氨基硅乳对十二烷基硅乳进行复配改性。将复配硅乳用于织物的整理,发现,适量氨基硅乳的加入,可明显提高DDPS-1的柔软性。随着氨基硅乳在复配硅乳中的相对质量分数增加,复配硅乳的柔软性能和抗皱性增加,但当复配硅乳中m(氨基硅乳)∶m(十二烷基硅乳)>1∶2时,复配硅乳整理后的织物出现亲疏水性不均一的现象。
用共聚反应法,将氨烃基和十二烷基同时键接到聚硅氧烷主链,可得到氨基/十二烷基聚硅氧烷,研究发现,氨烃基的引入可明显改善DDPS的柔软性能,并能最大程度保持织物的吸湿性。
Ⅳ:SEM和FE-SEM研究表明:DDPS可在天然纤维表面铺展成膜,该膜包裹在棉纤维表面,能降低纤维表厩的粗糙度并使织物的静态吸水时间增加,水/DDPS硅膜/空气的接触角θ(在水与织物接触时间2~3秒内测定)达到99°。AFM研究则表明,在单晶硅基质上,观察标尺为3nm时,DDPS定向排列形成微观形态学非均一结构的硅膜,该膜表面比较粗糙且具有一定的疏水性;附着在再生棉纤维基质和再生羊毛基质上的DDPS硅膜也具有一定的疏水性,并显著降低纤维基质的表面粗糙度;无规共聚DDPS-1与嵌段共聚DDPS-2的膜形貌不同,在实验条件下,DDPS-2膜表面粗糙度比DDPS-1小,且还发现DDPS-1二次成膜法所成的硅膜表面粗糙度较一次成膜法小。