氨基硅油

氨基硅油的制备及应用实验

一、实验目的

聚硅氧烷是一类有着特殊硅氧主链结构的半有机、半无机结构的高分子化合物，具有独特的低玻璃化温度、低表面张力特性，以及优良的耐热性、耐候性、憎水性、电绝缘性等性能。典型的如聚二甲基硅氧烷（PDMS），其分子结构示意如下：

CH3

Si O

n

CH3

氨基硅油，即氨基改性聚硅氧烷，是二甲基硅油中部分甲基被氨烃基取代后的产物。氨基硅油除保留着二甲基硅油原有的疏水性、脱模性外，氨烃基的存在还可赋予其反应性、吸附性、润滑性及柔软性等性质，因而广泛应用于纺织、制革、日化等行业，尤其是纺织品的染整行业。

氨基硅油作为纺织品的柔软整理剂，可赋予织物柔软、滑爽、丰满等效果，以及良好的弹性手感。近年来，国内对氨基硅油的研究仍在不断加强。本实验的目的，就是通过探索优化的合成工艺条件，制备一定组成、结构的氨基硅油，并应用氨基硅油对羊毛或涤纶织物进行后整理研究。

二、实验反应机理

氨基硅油中的氨基主要有伯氨基、仲氨基、叔氨基、芳氨基、季铵盐等，例如：

NH2NHCH2CH2NH2NHC2H4NHC2H4NH2OC6H4NH2

其中，不同的氨基赋予氨基硅油不同的应用性能。本次实验用的是仲氨基改性。

氨基硅油的制备方法，主要有：（1）氨烃基硅烷与硅氧烷催化平衡；（2）氨烃基硅氧烷与硅氧烷催化平衡；（3）氨烃基硅烷与端羟基硅氧烷缩合；（4）含氢硅油与烯丙胺加成等。

本实验拟采用氨烃基硅烷与硅氧烷催化平衡法，以八甲基环四硅氧烷（D4）、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（602）、六甲基二硅氧烷（MM）为原料来制备氨值为0.1~0.9的氨基硅油，反应式示意如下：

O

O

O O H 3C

CH 3CH 3CH 3

CH 3

H 3C

H 3C H 3C

H 3CO Si OCH 3

CH 3

(CH 2)

3NH

(CH 2)2NH 2H 3C

Si

O Si

CH 3CH 3

CH 3

CH 3CH 3

+

+H 3C

Si O

Si O O Si CH 3

CH 3

CH 3

CH 3

CH 3

CH 3

CH 3CH 3

Si (CH 2)3

NH (CH 2)2NH 2

m

n

OH -

三、 实验试剂和仪器

药品：八甲基环四硅氧烷（D4）、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（602）、八甲基三硅氧烷（MDM ）、氢氧化钾（KOH ）、氮气、乳化剂（如十二烷基硫酸钠）等。

仪器：500mL 四口烧瓶、恒温油浴锅、电动搅拌器、回流冷凝管、烧杯、玻璃棒、玻璃管、真空泵、温度计、分析天平、高速剪切机等。

四、实验装置图

五、操作步骤

在干燥的500mL 四口烧瓶中加入93.7克D4、5.3克602、1.0克MM 和0.0040克KOH ，然后放入恒温油浴中并接上电动搅拌器、回流冷凝管、温度计、氮气管路。通氮气15~30min 后升温至100~110℃进行反应。反应2~3小时间后提高反应温度至130℃，并停止通入氮气，减压反应2~3小时，除去小分子和低沸物后

通入氮气→

即得粘稠状氨基硅油。

六、现象记录

1、通入氮气开始反应后，冷凝管内出现白色烟雾，疑为小分子及低沸物，随着时间延长，冷凝管壁出现少量白色油状凝聚物，后来变为液态并减少。

2、减压反应过程中随着负压越大冷凝管中白色烟雾会增多，随着反应的进行，白色烟雾减少，最终消失。

3、随着减压反应的进行，反应液逐渐变为粘稠的油状液体。

七、表征和分析

1、采用傅立叶红外光谱（FTIR）来表征氨基硅油的化学结构。

2、氨基硅油的应用

取20克的氨基硅油，加入2克乳化剂、30克水和0.5克乙酸，利用高速剪切乳化法或普通搅拌乳化法制备氨基硅油乳液。然后称取一定量氨基硅油乳液对涤纶织物进行后整理。其中，有机硅加入量1%（按织物重量计），采用一浸一轧工艺，轧余率70%，浸轧后立即放入热定型机中预烘和焙烘，预烘温度120℃、预烘时间5min，焙烘温度150℃、焙烘时间1min，随之进行整理效果测试。

八、结果与讨论

1、红外光谱分析：

其中2963cm-1是甲基的C-H键吸收峰

1412 cm-1是改性的基团仲氨基的C-N键吸收峰

1258 cm-1是硅氧烷的Si-C键吸收峰

1064 cm-1和1010 cm-1是长链硅烷的Si-O-Si的吸收峰

1412 cm-1出现吸收峰已经证明聚合物中有仲氨基的加入，说明改性基团已经与长链硅烷连接上。

2、氨基硅油的应用：

贴样：

讨论：

1、制备氨基硅油常用KOH作催化剂，但KOH极难溶于八甲基环四硅氧烷(D4)和

甲基环硅氧烷混合物(DMC)中，搅拌时因密度大而沉积于烧瓶底部，再加上KOH使用量少，所以部分KOH起不到催化作用，反应进行缓慢。为缩短反应时问，以及增加硅油粘度，可以在反应一段时间后再次投加少量KOH. 2、在同一反应温度下，反应时间越长，抽真空次数越多，氨基硅油的粘度越

大：经其配成的微乳液整理的织物越柔软滑爽，回弹性越好。

3、氨基改性硅油是近年来国内外发展最快的有机硅织物整理剂，由于氨基具

有极性，能与纤维表面的羟基、羧基等相互作用，使硅氧烷主链定向附着于纤维表面，降低了纤维之间的摩擦系数，从而达到了极好的柔软、滑爽效果。但由于所含氨基、特别是伯氨基容易被氧化而导致整理后的白色及浅色织物泛黄，影响织物的整理效果和服饰的美观性。

九、参考文献

1、唐昌军, 不黄变线性氨基硅油的合成及应用，2002中国有机硅学术交流会论文集.222.

2、潘祖仁.高分子化学［M］.北京：化学工业出版社，2010.

3、尤奇.纺织助剂制备及应用，浙江理工大学材纺学院轻化工程系，2011.

4、尤奇.纺织品功能整理，浙江理工大学材纺学院轻化工程系，2005.

综合成绩：

教师签名：