羧基改性聚硅氧烷的合成和表征全文

I 新型羧基改性聚硅氧烷的合成和表征

摘要

聚硅氧烷，界面性能优异，易成膜，附着在纤维基质表面，有修饰、修复、美化纤维观感与触感、改善其功能的作用。但近年来，单一功能的聚硅氧烷已很难满足纺织工业多元化风格整理的需求，多组分复配则成为解决这一问题的有效途径。羧基聚硅氧烷常作为一个基元用于反电荷自组装法构筑超疏水表面，具有成本低、简便快捷、无污染、对基底无特殊要求等特点，因而在仿生超疏水表面的研究领域内备受关注。故合成一种新型羧基改性聚硅氧烷具有重要意义。

本课题先通过D4、MM、D3F、和氨基硅烷等的本体聚合反应制备含氨基及三氟丙基的系列聚硅氧烷（FRASO），然后在催化剂作用下，使聚硅氧烷侧链氨基与马来酸酐作用，将羧基引入聚硅氧烷侧链制得新型羧基改性聚硅氧烷（FRCAS）。用非离子表面活性剂T-99对FRASO及FRCAS进行乳化，并分别将其用于织物整理中。用红外光谱仪（FT-IR）、核磁共振仪1H-NMR、Zeta电位仪等仪器对产物结构及乳液物化性能进行表征和测试。结果表明，FRASO、FRCAS与预先设计的分子结构一致。FRCAS乳液平均粒径为101.5nm，粒径分布窄。Zeta电位为-43.6mV，乳液稳定性强。织物经整理后，柔软度和白度均有所提高，具有一定的疏水性，FRCAS处理过的织物疏水性明显低于FRASO处理过的织物。

关键词: 羧基硅，疏水性，氨基硅，织物整理

II

目录

摘要........................................................................................................................................... I ABSTRACT ............................................................................................ 错误！未定义书签。

1 文献综述 (1)

1.1 有机硅整理剂 (1)

1.1.1有机硅用作织物整理的依据 (1)

1.1.2有机硅整理剂的种类 (1)

1.1.3有机硅整理剂的发展概况 (3)

1.2 羧烃基聚硅氧烷 (4)

1.2.1羧烃基聚硅氧烷的合成 (4)

1.2.2羧烃基聚硅氧烷的应用 (5)

1.3 长碳链烷基聚硅氧烷 (6)

1.3.1长碳链烷基聚硅氧烷的合成 (6)

1.3.2长链烷基聚硅氧烷的应用 (7)

1.4 超分子组装 (7)

1.5 课题的国内外研究现状 (8)

1.6本课题研究的目的和意义 (8)

2 实验部分 (10)

2.1 实验原料及设备 (10)

2.1.1试剂 (10)

2.1.2 实验设备 (10)

2.2 氨基硅和羧基硅的合成 (11)

2.2.1 实验原理 (11)

2.3FRASO和FRCAS的乳化 (12)

2.3.1FRASO的乳化 (12)

2.3.2FRCAS的乳化 (12)

2.4FRASO和FRCAS的应用 (12)

2.4.1FRASO和FRCAS在纤维表面的固定 ........................... 错误！未定义书签。

2.5 FRASO和FRCAS的结构表征及其物化性能的测定 (12)

2.5.1 结构表征 (12)

2.5.2 物化性能测试 (12)

2.6 在布样上的应用性能测试 (13)

3 结果与讨论 (14)

III

3.1 关于FRASO和FRCAS的制备 (14)

3.1.1 温度的选择 (14)

3.1.2 平均分子量(黏度)的控制 (14)

3.1.3羧值的控制 (14)

3.1.4FRASO和FRCAS中烷值的控制 (14)

3.2结构表征与物化性能 (15)

3.2.1 FRASO的结构表征 (15)

3.2.2 FRCAS的结构表征 (16)

3.3 FRASO和FRCAS的物化性能 (18)

3.3.1 FRASO和FRCAS黏度 (18)

3.3.2 FRCAS乳液粒径和电位分布测试结果 (18)

3.4 FRASO和FRCAS的应用性能 (19)

4结论 (22)

致谢 (23)

参考文献............................................................................................ 错误！未定义书签。

新型羧基改性聚硅氧烷的合成和表征 1

1 文献综述

1.1 有机硅整理剂

1.1.1有机硅用作织物整理的依据

聚硅氧烷俗称有机硅，其基本结构单元是由硅－氧链节构成的，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连[1]。由于有机硅结构中既含有“有机基团”，又含有“无机结构”，这种特殊的组成和分子结构使它集有机物的特性与无机物的功能于一身，如较好的耐温性，耐候性，生理惰性及低表面张力和低表面能。这样优异的性能使其在航空、建筑、电子、皮革、纺织等行业有很广泛的应用[2-3]。

有机硅应用较广的是作为织物整理剂[4]。有机硅固有表面张力低，在亲水性纤维表面容易铺展成膜的特性，包裹在纤维表面既能有效降低纤维表面的摩擦系数，又能使纤维在微小外力的作用下发生相对滑动，从而表现出柔软特性。所以有机硅整理后的织物，柔软、滑爽、弹挺、抗皱，透气性良好，而且化纤织物有仿棉、仿麻或仿丝绸效应。有机硅还具有无毒无味、生物相容性好、无皮肤致敏性、生理惰性强、独特的溶液渗透性、各种物理化学性能稳定、对环境无害等诸多优点，因而是生态环保型纺织品后整理的理想原料。

1.1.2有机硅整理剂的种类

有机硅整理剂按其结构可分为三大类[5]，即非活性有机硅整理剂、活性有机硅整理剂和改性有机硅整理剂。

(1) 非活性有机硅整理剂

此类整理剂主要为二甲基硅油类，可赋予织物较好的柔软性和耐热性。由于结构中不含活性基团，整理织物时，自身不能发生交联，与纤维不起化学反应，因而赋予织物悬垂性和耐洗性差。

(2) 活性有机硅整理剂

这类整理剂主要为羟基硅油乳液和含氢硅油乳液，在金属催化剂存在下能在织物表面形成网状交联结构，使织物具有很好的柔软性和耐洗性。

(3) 改性有机硅整理剂

改性有机硅整理剂（功能性聚硅氧烷）是在聚硅氧烷分子上引入其他官能团，从而赋予织物更多优良性能的整理剂。主要有氨基、环氧基、羧基、聚醚改性有机硅整理剂。

(a) 氨烃基聚硅氧烷

氨烃基聚硅氧烷（简称氨基硅）是在聚甲基硅氧烷链上引入氨基官能基的氨基改性有机硅。

氨基硅[6]是目前纺织工业大量使用的一类高档功能性有机硅整理剂，引入氨基可改