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膜形貌不仅影响基质的表面性能,而且可以反映成膜物质的聚集形态。不同的功能聚硅氧烷对织物性能的影响不同与其在纤维表面所成的膜有密切关系,研究聚硅氧烷膜的形貌,有助于提示成膜机理,理解聚硅氧烷与纤维基质的作用本质。织物整理过程中,氨基硅、羧基硅、长链烷基聚硅氧烷赋予织物不同的性能,能产生有利影响同时也存在不利的影响。染整技术的快速发展使单一功能的聚硅氧烷己很难满足纺织工业多元化风格整理的要求,多组分聚硅氧烷的复配则成为解决这一问题的有效途径。利用氨基和羧基化合物之间的氢键或静电作用可构筑各种有序超分子薄膜。基于此,本文利用羧基及长链烷基对氨基硅改性,得到羧基聚硅氧烷,通过羧基硅与氨基硅分子间的氢键或静电作用形成超分子体系,用场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X光电子能谱(XPS)等仪器研究超分子膜的形貌及其对织物性能的影响。
(1)利用顺丁烯二酸酐对γ-氨丙基聚硅氧烷进行改性,制备了羧基聚硅氧烷(CAS-2),用IR、HNMR.、FESEM、XPS等对CAS-2的结构及其在纤维表面的成膜性、膜形貌及应用性能进行了研究。结果表明,合成的CAS-2在紫外光辐照下未发生明显降解,CAS-2可在纤维表面形成相对均匀平滑的有机硅膜,该膜覆盖在纤维表面能有效降低棉织物的弯曲刚度,增加织物的柔软性,同时改善织物表面的吸湿性和白度。
(2)以A S O-1和C A S-2作为构筑基元获得了单晶硅表面ASO-1/CAS-2超分子膜。AFM对膜形貌的研究表明共混方式对膜的形貌有显著影响。XPS对织物表面分析表明ASO-1与CAS-2在形成超分子体系过程中部分发生了质子交换,超分子组装膜的形成可能是氨基与羧基间静电作用与氢键作用协同的结果。应用性能研究表明随着ASO-1的比例的增加,织物的柔软性不断提高,但是织物的白度和吸湿性却降低。当ASO-1与CAS-2质量比为1∶1时,所得的织物的柔软性最好且具有独特的油润手感。
(3)通过中间体氨基/十二烷基改性聚二甲基硅氧烷(RASO)与顺丁烯二酸酐的开环反应制得一种新型织物整理剂羧基/十二烷基改性聚二甲基硅氧烷(RCAS)。在单晶硅表面,RCAS形成微观形态学非均一结构的硅膜,其膜形貌主要由不清晰的连续相与竖直的尖峰构成。棉纤维表面,RCAS处理过的纤维表面呈现连续分布的丘陵状形貌,表面整体比较平坦,聚硅氧烷所成的膜能改善织物表面的粗糙性。RCAS整理的织物的柔软性虽不及ASO-1,但是织物的吸湿性明显提高,而且有效抑制了氨基硅整理织物时所引起的热泛黄性。
(4)以ASO-1和RCAS作为构筑基元获得了单晶硅及纤维表面ASO-1/RCAS超分子膜。单晶硅基质表面,超分子膜表面存在连续丘陵状凸起,隐约呈窗棂状形貌,与ASO-1/CAS-2超分子膜相比可发现,长链烷基的存在弱化了超分子膜的有序窗棂状形貌。棉纤维基质表面,超分子膜呈现绵延起伏的有序图案化形貌,能降低织物表面高低起伏的程度,减小摩擦。ASO-1/RCAS处理的棉织物,其弯曲刚度明显降低、亲水性增加,且表面有舒适的油润感。当ASO-1与RCAS的质量比为1∶1时,复合聚硅氧烷ASO-1/RCAS的应用性能最佳。