改性氨基聚硅氧烷膜与膜形貌及应用

氨基改性聚硅氧烷及其微乳液的研制∙类别：纺织印染∙作者：王绪荣∙关键词：氨基改性聚硅氧烷,微乳液,八甲基环四硅氧烷,N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷,柔软，织物∙【内容】∙氨基改性聚硅氧烷包括氨基改性硅油和氨基改性有机硅弹性体。

氨基改性)或聚硅氧烷的合成路线主要有3条:一是以氨基硅烷偶联剂、八甲基环四硅氧烷(D4 DMC、或羟基封端的低摩尔质量聚硅氧烷(低聚体)为原料,在催化剂存在下进行开环聚合反应;二是以含氢硅油与含不饱和键的胺基化合物在铂催化剂存在下进行加成反应;三是以环氧改性硅油与有机胺反应。

(或DMC)或低聚体为原料合成氨基改性聚硅氧烷的方法以氨基硅烷偶联剂与D4分为本体聚合法和乳液聚合法。

本体聚合法是环体或低聚体直接在催化剂作用下开环聚合成氨基改性聚硅氧烷;该法的特点是反应釜利用系数高,生产效率高,但摩尔质量很大的产品乳化较困难。

乳液聚合法以水为分散介质,以表面活性剂为乳化剂,在催化剂存在下,使环体在乳化剂形成的胶束中聚合成乳液型氨基改性聚硅氧烷;该法的特点是低温安全,聚硅氧烷的摩尔质量可以达到几十万以上,而乳液粘度并不高,使用方便。

本所以本体聚合法合成了氨基改性聚硅氧烷,再用非离子型表面活性剂将其乳化成非离子型微乳液或乳液;同时,以乳液聚合法合成了阳离子型氨基改性聚硅氧烷微乳液。

1实验1.1 主要原料(或DMC):工业级,进口或国产;氨基硅烷偶联剂:纯度大于95%,南京、杭州;六D4甲基二硅氧烷(MM):工业级,进口;阳离子型表面活性剂:工业级,苏州、南通;非离子型表面活性剂:工业级,海安;氢氧化钾:CP,进口或国产;酸:工业级,南通。

1.2 本体聚合工艺氨基改性聚硅氧烷的本体聚合工艺见图1。

、封头剂投入反应釜中,搅拌升温,再投入催化剂及硅烷偶联剂,继续将计量的D4升温进行聚合反应;当粘度不再变化时,加酸中和,过滤出料,得到氨基改性聚硅氧烷。

1.3 微乳化工艺氨基改性聚硅氧烷的微乳化工艺见图2。

聚硅氧烷柔软剂的结构、性能及其作用模型关系的探讨qq8杨栋樑全国染整新技术应用推广协作网原载：第七届全国印染后整理论文集(2008.12);50-63一、前言广大消费者不仅喜爱亮丽而坚牢的颜色、外观优美和手感柔软的纺织品，同时还要求有相关的功能性，例如衬衫和休闲服的面料应具有吸湿快干和免烫性能等。

纺织品的手感取决于许多因素；如织物的纱线结构(捻度和品种)和组织规格，还要受到染整加工中各种机械和化学处理的影响。

如棉织物的前处理，要经受高温、湿态下的碱液、氧化漂白等的长时间的剧烈作用，便棉纤维上有柔软性作用的一些共生物油脂和蜡等。

在一系列的溶解，乳化、氧化和洗涤作用后清除殆尽，变得手感相当粗糙了。

同时，在连续加工中的张力，使纱线拉长和压扁，织物变得僵硬，如不在最后织物整理加工中予以补偿，在买方市场的今天这种纺织品很难在市场上有立足之地了。

柔软整理虽然已很少作为一个单独的工序，通常与其它功能性整理复合进行的。

这就是在免烫、阻燃、三防(防水、防油和防污)等整理的处方中总是有柔软剂组分的原因。

其作用有两个，一是改善织物的柔软性能，二是抵消由功能性整理造成的对柔软性不良的影响。

柔软整理有物理方法和化学方法两种。

物理方法最早可以槌布法为代表，现在工厂常用的俗称"假防缩"(即在予(防)缩机中经过一下织物长度并无变化)以及Airo处理都是物理法柔软整理，其实质是：使在染整加工中，织物受张力和挤压而变形的纱线，由于松弛重新恢复到较为自在的状态而己。

Airo是织物藉高速热空气带动碰击在栅板上，获得了极大的松弛效果。

化学方法最早是应用乳化油(如檄揽油的乳液)，土耳其红油(即蓖蔗籽油硫酯)和丝光膏是二十世纪 50年代以前常用柔软剂品种。

化学法柔软整理的实质是：补偿织物在染整加工过程中损失的油脂，使干枯的棉纤维恢复滋润的容颜，随着新柔软剂品种的不断开发甚至可更为亮丽。

当然，先经化学柔软整理，再经物理柔软(或两者在Airo机上同时进行)，则其效果可益臻上乘。

聚氨酯(PU)自20世纪40年代出现以来,在涂料、弹性体、泡沫塑料及粘合剂等方面均已获得广泛应用,是一种多功能的聚合物材料,也是发展最快的高分子材料之一。

聚氨酯含有特征单元结构氨基甲酸酯键[1](-NH-CO-),链中含有交替的软链段和硬链段,使得其聚集态结构为多相结构,这决定了聚氨酯涂料优良的耐磨、柔韧等性能。

然而单一的聚氨酯涂料在耐水性、光泽、硬度等方面还不够理想,通过改性可以使其获得更加优异的综合性能。

聚氨酯的改性有两种方式:一种是通过简单的物理方法将具有互补特性的两种或多种树脂混合在一起;另一种是通过化学方法使产品具有两种或多种体系的特性。

有机硅材料具有耐高低温、耐气候老化、耐臭氧、电绝缘、耐燃、无毒、无腐蚀和生理惰性等优异性能,因而是聚氨酯改性产品的理想材料。

将有机硅用于聚氨酯的改性克服了聚氨酯材料的性能缺陷,是扩大聚氨酯应用领域的一条重要途径。

本文探讨了有机硅改性聚氨酯涂料的各种途径,并简要介绍了其应用。

1 溶剂型有机硅改性PU涂料溶剂型涂料目前在高档涂装如高级轿车、飞机蒙皮、精密仪表等领域还存在着广泛的应用。

如孙道兴、刘香兰[2]等人研究的有机硅改性聚氨酯摩托车涂料,其耐盐水、耐酸碱、柔韧性都有很大提高。

田军、薛群基[3]等研究了端羟基的聚二甲基硅氧烷与醇解蓖麻油改性聚氨酯预聚体在甲苯溶剂中的共混改性。

共聚物成膜后,分子结构中的有机硅链段更倾向于在表面聚集取向,而聚氨酯链段朝向内层,这样使得共聚物膜的附着力、硬度、固化速度等力学性能得到改善;同时,其表面呈现低的表面能,其耐热性也得到了提高。

由聚氨酯预聚体、氨基硅烷或硅氧烷、聚有机硅氧烷增粘剂、含氢硅氧烷、有机溶剂等组成的涂料在氯铂酸催化下,(150~200)℃固化成膜,固化后的涂膜光滑、耐热、耐磨,对未经任何表面处理的硅橡胶有良好的粘接性[4]。

采用侧链含有多氨基官能团的硅油在溶剂中改性聚氨酯,这种硅氧烷在聚氨酯的合成过程中,侧链参加反应,硅氧烷链悬挂在聚氨酯的主链上,有利于硅原子向表面迁移,只需加入少量的氨基硅油就能改善聚氨酯的表面性质[5,6]。

第40卷第5期2010年10月日用化学工业Ch i n a SurfactantD etergent&Cos m eticsV o.l 40N o .5O ct .2010收稿日期:2010-03-24;修回日期:2010-05-25基金项目:国家自然科学基金资助项目(50373025);陕西省教育厅重点资助项目(09JS060);陕西科技大学研究生创新基金资助项目作者简介:门 靖(1986-),男(汉),西安人,硕士研究生,E -m ai:l 0806070@sust 。

氨基聚硅氧烷乳液的膜形貌及在棉织物上的应用性能门 靖,安秋凤,丁 洋,杨 帆(陕西科技大学教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室,陕西 西安 710021)摘要:采用脂肪醇聚氧乙烯醚复配物为乳化剂,制备了氨基聚硅氧烷乳液(ASE ),利用原子力显微镜和接触角测量仪等研究了A SE 在单晶硅基质表面的膜形貌、亲疏水性能及应用性能。

结果表明,制备的A SE 外观透明,p H =6 55,固含量24 8%,粒径0 025 m;A SE 可在单晶硅基质表面成膜,该膜较粗糙,均方根粗糙度0 124n m;水在A SE /单晶硅表面的接触角为97 5 ;A SE /CSE(羧基聚硅氧烷乳液)整理织物较之空白织物柔软性能大大提升,当ASE 和CSE 等质量复配后整理织物,综合应用效果好。

关键词:氨基聚硅氧烷乳液;膜形貌;复配;棉织物中图分类号:TQ423 92 文献标识码:A 文章编号:1001-1803(2010)05-0353-04Film m orphology of a m i no polysiloxane m icroe mulsion and itsapplication performance on cott on fabricM EN Jing ,AN Q iu-feng ,D I NG Y ang ,YANG F an(K ey Laboratory of A ux iliary Che m istry &T echno logy for Che m i ca l Industry ,M i n i stry of Educa ti on ,Shaanx iU niversity ofSc i ence &T echno l ogy ,X i an ,Shaanx i 710021,China)Abst ract :Am i n o po l y sil o xane m icroe m ulsion (ASE)w as prepared by a b lended nonion ic surfactant co m posed of al k yl po l y oxyethy lene ethers .The fil m m orphology and hydroph ilic -hydr ophobic properties as w ell as app lication perfor m ance of ASE on m onocrysta lline silicon w afer substrate w ere investiga ted by ato m ic fo rce m icroscope and contact ang le m easuring instrum en.t Experi m enta l results ind i c ated that ASE has transparent appearance ,w ith p H of 6 55and the solid content of 24 8%.The average partic le size ofASE w as 0 025 m.ASE for m ed a relati v e rough surface on the substrate w ith roo t m ean square roughness o f 0 124nm.The contact ang le ofH 2O on t h e fil m substrate achieves to 97 5 .Cotton fabric w as fi n ished by ASE toget h er w ith carboxy l polysilox ane m icr oe m ulsion (CSE )and softness of the fabric befo re and after t h e finishing treat m ent w as m easured and co m pared .The results i n d icated that t h e softness property of cotton tex tile can be upgraded w it h ASE /CSE si g nificantly .W hen the m ass ratio ofASE to CSE w as 1 1,best general application perfor m ance can be ach ieved .K ey w ords :a m ino polysiloxane m icr oe m ulsion ;fil m m orpho l o gy ;b lend i n g ;cotton textile 聚硅氧烷是一类具有优异性能的新型高分子聚合物,特殊的主链结构使其兼具有机材料和无机材料的双重性能。

万方数据万方数据３期门靖，等：羧基聚硅氧烷乳液的成膜形貌与应用２１图１ＣＡＳ乳液的ＴＥＭ照片（ｘ１７ｌＯＯ）由图２可看出，ＣＡＳ乳液的粒径呈单峰分布，粒径主要集中于１０～４０ｎｍ，与ＴＥＭ结果相吻合．图２ＣＡＳ乳液的粒径分布另外。

ＣＡＳ乳液粒子表面带有电荷，其Ｚｅｔａ电位为一２８．３５ｍｖ，说明粒子间存在静电排斥作用，乳液的稳定性增强．２．１．２成膜形貌从图３可看出。

经ＣＡＳ乳液处理的棉纤维表面平整均一，获得了光滑的微观形貌，说明ＣＡＳ乳液可在棉纤维表面成膜，并包覆在纤维表面，减少了未整理纤维表面原有的条纹状凹槽及块状浆料，获得了平整光滑的微观形貌．图３ＣＡＳ乳液在棉纤维表面的ＳＥＭ图考虑到有机硅膜覆盖在纤维表面后也会引起纤维的表面性能发生改变，对经ＣＡＳ乳液处理纤维表面的接触角进行测试，结果表明：蒸馏水在整理的棉纤维织物表面的接触角已达６０．２５。

（未整理织物为５。

），这是ＣＡＳ乳液在棉纤维表面成膜的又一例证，说明织物经ＣＡＳ乳液处理后附着一层薄膜，导致整理织物表面接触角增加，亲水性下降．２．２应用性能从表１可以看出’相比未整理织物，ＣＡＳ乳液整理织物的柔软度（经＋纬）由整理前的６８４ｍＮ下降至５７７ｍＮ，表明整理后织物柔软性能提升，亲水性和白度有所下降，同时获得了油滑柔软手感．表１ＣＡＳ乳液处理棉纤维织物的应用性能３结论（１）ＣＡＳ乳液粒子呈圆球状，分布较均匀，平均粒径３２．５６ｎｍ。

Ｚｅｔａ电位为一２８．３５ｍＶ．（２）ＣＡＳ乳液在棉纤维表面成膜性能良好，成膜后致使纤维表面原有凹槽消失，获得了平整光滑的微观表面；蒸馏水在经ＣＡＳ乳液处理后的棉纤维织物表面的接触角达６０．２５０；ＣＡＳ乳液整理织物的柔软性能较未整理织物有所提升，同时织物获得了独特的油滑柔软手感．参考文献：【ｌ】ＸＵＹｉｎｇ－ｊｕｎ，ＹＩＮＨａｎｇ，ＹＵＡＮＳｈｅｎ－ｆａｎｇ，ｅｔ０２．Ｆｉｌｍｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｏｆａｍｉｎｏｓｉｌｉｃｏｎｅａｄｓｏｒｂｅｄｏｎｔｏｃｅｌｌｕｌｏｓｅｓｕｂｓｔｒａｔｅ［Ｊ］．Ａｐ—ｐｌｉｅｄｓｕｆｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅ，２００９，２５５：８４３５－８４４２．【２】ＡＮＱｉｕ－ｆｅｎｇ，ＬＩＨｎ—ｓｈｅｎｇ，ＨＵＡＮＧＬｉａｎｇ－ｘｉａｎ，ｅｔ“．Ｆｉｌｍｍｏｒｐｈｏｌｏ－ｇＹａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｐｏｌｙｓｉｌｏｘａｎｅｓｏｆｔｅｎｅｒｓ［Ｊ］．ＡＡＴＣＣＲｅｖｉｅｗ，２００６，６（２）：３９－－４３．【３】ＭＡＮＳＯＵＲＰＡＮＡＨＹ，ＭＡＤＡＥＮＩＳＳ，ＲＡＨＩＭＰＯＵＲＡ，ｅｔ耐．Ｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｕｌｆｏｎｅ／ｐｏｌｙｉｍｉｄｅｂｌｅｎｄｎａｎｏｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｓｕｓｉｎｇｔｒｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｅ［Ｊ］．Ｄｅｓａｌｉｎａｔｉｏｎ，２０１０。