【开题报告】亲水型氨基硅油的制备
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二、研究目标与主要内容（含论文提纲）
本课题研究的目标：通过对有机硅高分子合成工艺的摸索，合成出聚醚改性氨基 硅油（聚醚嵌段有机硅油）。
主要内容： 1.摸索工艺，包括反应温度、催化剂用量、真空度等。 2.确定合成方法，方法共有两种：第一种方法是从有机硅单体和聚乙二醇开始；第 二种方法是从羟基硅油出发、引入聚乙二醇和氨基单体。 3. 考察反应条件合成反应的影响；考察聚乙二醇的分子量、用量等对亲水型硅油 柔软剂效果的影响。 4.对最终产品进行结构表征（红外检测、高效液相色谱的检测），相对粘度的测 定，表面张力的测定，以及整理织物的性能测试，包括柔软性、吸水性、白度、抗静 电性的测试。
由于第二代有机硅柔软剂存在着功能单一，在使用中易破乳漂油等问题，国内外 有机硅工作者竞相开发了第三代有机硅柔软剂，即改性有机硅柔软剂。这类产品是通 过在硅氧烷侧链上引入氨基、环氧基、聚醚、羟基等各种活性基团，大大提高织物的
耐洗性、防缩性、亲水性等，并依靠不同的基团赋予织物不同的风格。目前，人们对 有机硅柔软剂的研究主要集中在第三代有机硅产品上。
三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等
本文在查阅大量文献的基础上，采用普通蒸馏装置及抽真空装置，通过反应条
1
件、工艺的探究（主要是确定反应温度、反应时间、催化剂用量），在改变其他条件
（包括聚醚含量、硅油分子量、氨基比例、有机硅单体的量），主要采用正交实验的方
法，最终研究出一种黏度适当、外观佳、使用性能优越的聚醚改性氨基硅油。本实验
开题报告
应用化学 亲水型氨基硅油的制备
一、选题的背景和意义
有机硅柔软剂由于其主链为-Si-O-，比-C-O-链长，因而分子链更加柔软，具有优 良的润滑柔软性能，在纺织后整理上得到了广泛的应用。其发展过程经历了以下三个 阶段 。
早在 1940 年，美国的 Patnode 发表了用二甲基二氯硅烷处理纤维具有防水效果的 专利报道。1945 年，美国通用电气(GE)公司的 Elliott 等用甲基硅醇钠在碱性水溶液 中浸泡纤维，经加热使纤维具有良好的防水效果。50 年代初，美国道康宁 (DowCorning)公司发现用含 Si-H 的含氢聚硅氧烷处理织物有很好的防水效果和良好的 透气性，但手感差且有机硅膜硬而脆、易脱落，后将其与聚二甲基硅氧烷(PDMS)并 用，不仅具有良好的防水效果，而且手感柔软。此后，尽管欧、美、日等世界各国有 机硅产品发展很快，产品很多，但基本上都属于二甲基硅油的机械混合物，统称为硅 油型产品，也即为第一代有机硅织物柔软剂，二甲基聚硅氧烷(DMPS)是第一代 有机硅 柔软剂的代表。
H3C
CH3
CH3
H
O CH2 CH2
O Si O Si O Si O Si O Si O
H
n
CH3
n
CH3
CH3
CH3
nn
H2C
CH2 CH2 NH基硅油的反应活泼性较高，在聚醚羟基及碱性催化剂的作用下，会使其断
裂，此时反应温度对其影响较大，如控制不好，而导致交联，爬杆，或者溶液发混最
话，更加容易造成原料 D3、D4 的损失。而在反应后期，如果不采用抽真空辅助，一方 面反应很难向正方向进行，另外方面如果最后 D3，D4 的存在会影响最终产品的使用性 能，乳化不便等。所以什么时候抽真空，多少的真空度对反应具有一定的影响。另外
终失败。所以前期我们采用程序升温的方法，观察反应情况，包括透明度，黏度的变
化。可以通过透明度在确定最终反应得进程，从而确定反应温度。另外多少的真空度
对反应液有一定的影响，如在反应早期就抽真空，由于硅油的断裂，生成 D3，D4，此 时很容易被抽出，而造成大量的硅油损失。另外一开始就从有机硅单体开始反应的
n
CH3
CH3
CH3
nn
H2C
CH2 CH2 NH CH2 CH2 NH2
或者
H3C CH3
Si
OO
+H O
H3C Si H3C
O
Si CH3 CH3
K OH
CH3 Si O CH3
CH3
Si OH +H2N CH2 CH2
CH3
NH CH2
CH2
CH2
CH3
Si O CH3
O CH3
CH3 CH3
的反应方程为：
HO CH2 CH2 O H
n
K OH
HO
CH3
CH3
Si O Si OH
n
CH3
CH3
CH3
H2N CH2 CH2 NH CH2 CH2 CH2 Si O CH3
O CH3
CH3 CH3
H3C
CH3
CH3
H
O CH2 CH2
O Si O Si O Si O Si O Si O
H
n
CH3
而聚醚改性硅油为线性硅油的侧链或主链连有聚醚链段，经其整理后的织物吸水 性良好，抗静电性优异，克服了织物穿着时易带静电、吸尘、闷热的缺点，但柔软性 和滑感较差。为改善各自的不足，取长补短，研发既有良好柔软性，又具有亲水性的 多功能柔软剂有着重要的实际意义。然而，若将两者机械地复配，又存在复配助剂整 理效果难以持久的问题。所以，开发双官能基共改性硅油（又可称聚醚和氨基共改性 硅油）就成为当前的研究热点之一。国内外对聚醚与氨基共改性硅油的研究方法有很 多，却基本都以接枝聚醚为主。
具有端羟基的高分子量的聚硅氧烷较早被认为是理想的织物柔软剂，为便于使 用，一般将其制成乳液。1959 年，美国 Dow Corning 公司的 Hyde 等首先申请了乳液聚 合法直接生产羟基硅油的专利。直到 1969 年该公司的 Weyenbery 才发表了硅氧烷乳液 聚合的研究报告。1972 年，Rocks 发表了用乳液聚合法羟基封端的聚硅氧烷乳液在织 物整理上的应用报告。1976 年，该公司公布了用乳液聚合法研制成功 DC-1111 羟基硅 油乳液及其在织物柔软整理方面的应用报道。该羟基硅油乳液与机械混合乳液不同， 它是阳离子型乳液，稳定性好、适应性强，能使织物耐洗牢度提高，从而向永久性柔 软整理前进了一大步。随后相继开发出了应用于织物整理的各种类型的羟基硅油乳 液，这些均属于第二代有机硅织物柔软剂。
而且第三代有机硅产品有生产技术原因其造价比较贵。本课题是把聚醚链段嵌于 氨基硅油中，因为由于其价格低而将成为今后发展的主流。
由于聚醚氨基共改性硅油由于其既含有疏水的甲基硅油链段又含有亲水的聚醚链 段，可以作为很好的表面活性剂。除了在织物柔软与仿真整理中被广泛应用，另外在 洗发香波、农药以及消泡剂等方面还被广泛应用。所以研究出一种新型的聚醚和氨基 共改性硅油具有很高的研究意义。
本课题研究的目标：通过对有机硅高分子合成工艺的摸索，合成出聚醚改性氨基 硅油（聚醚嵌段有机硅油）。
主要内容： 1.摸索工艺，包括反应温度、催化剂用量、真空度等。 2.确定合成方法，方法共有两种：第一种方法是从有机硅单体和聚乙二醇开始；第 二种方法是从羟基硅油出发、引入聚乙二醇和氨基单体。 3. 考察反应条件合成反应的影响；考察聚乙二醇的分子量、用量等对亲水型硅油 柔软剂效果的影响。 4.对最终产品进行结构表征（红外检测、高效液相色谱的检测），相对粘度的测 定，表面张力的测定，以及整理织物的性能测试，包括柔软性、吸水性、白度、抗静 电性的测试。
由于第二代有机硅柔软剂存在着功能单一，在使用中易破乳漂油等问题，国内外 有机硅工作者竞相开发了第三代有机硅柔软剂，即改性有机硅柔软剂。这类产品是通 过在硅氧烷侧链上引入氨基、环氧基、聚醚、羟基等各种活性基团，大大提高织物的
耐洗性、防缩性、亲水性等，并依靠不同的基团赋予织物不同的风格。目前，人们对 有机硅柔软剂的研究主要集中在第三代有机硅产品上。
三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等
本文在查阅大量文献的基础上，采用普通蒸馏装置及抽真空装置，通过反应条
1
件、工艺的探究（主要是确定反应温度、反应时间、催化剂用量），在改变其他条件
（包括聚醚含量、硅油分子量、氨基比例、有机硅单体的量），主要采用正交实验的方
法，最终研究出一种黏度适当、外观佳、使用性能优越的聚醚改性氨基硅油。本实验
开题报告
应用化学 亲水型氨基硅油的制备
一、选题的背景和意义
有机硅柔软剂由于其主链为-Si-O-，比-C-O-链长，因而分子链更加柔软，具有优 良的润滑柔软性能，在纺织后整理上得到了广泛的应用。其发展过程经历了以下三个 阶段 。
早在 1940 年，美国的 Patnode 发表了用二甲基二氯硅烷处理纤维具有防水效果的 专利报道。1945 年，美国通用电气(GE)公司的 Elliott 等用甲基硅醇钠在碱性水溶液 中浸泡纤维，经加热使纤维具有良好的防水效果。50 年代初，美国道康宁 (DowCorning)公司发现用含 Si-H 的含氢聚硅氧烷处理织物有很好的防水效果和良好的 透气性，但手感差且有机硅膜硬而脆、易脱落，后将其与聚二甲基硅氧烷(PDMS)并 用，不仅具有良好的防水效果，而且手感柔软。此后，尽管欧、美、日等世界各国有 机硅产品发展很快，产品很多，但基本上都属于二甲基硅油的机械混合物，统称为硅 油型产品，也即为第一代有机硅织物柔软剂，二甲基聚硅氧烷(DMPS)是第一代 有机硅 柔软剂的代表。
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CH3
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O CH2 CH2
O Si O Si O Si O Si O Si O
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CH2 CH2 NH基硅油的反应活泼性较高，在聚醚羟基及碱性催化剂的作用下，会使其断
裂，此时反应温度对其影响较大，如控制不好，而导致交联，爬杆，或者溶液发混最
话，更加容易造成原料 D3、D4 的损失。而在反应后期，如果不采用抽真空辅助，一方 面反应很难向正方向进行，另外方面如果最后 D3，D4 的存在会影响最终产品的使用性 能，乳化不便等。所以什么时候抽真空，多少的真空度对反应具有一定的影响。另外
终失败。所以前期我们采用程序升温的方法，观察反应情况，包括透明度，黏度的变
化。可以通过透明度在确定最终反应得进程，从而确定反应温度。另外多少的真空度
对反应液有一定的影响，如在反应早期就抽真空，由于硅油的断裂，生成 D3，D4，此 时很容易被抽出，而造成大量的硅油损失。另外一开始就从有机硅单体开始反应的
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K OH
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CH3
Si OH +H2N CH2 CH2
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NH CH2
CH2
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的反应方程为：
HO CH2 CH2 O H
n
K OH
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Si O Si OH
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O CH2 CH2
O Si O Si O Si O Si O Si O
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而聚醚改性硅油为线性硅油的侧链或主链连有聚醚链段，经其整理后的织物吸水 性良好，抗静电性优异，克服了织物穿着时易带静电、吸尘、闷热的缺点，但柔软性 和滑感较差。为改善各自的不足，取长补短，研发既有良好柔软性，又具有亲水性的 多功能柔软剂有着重要的实际意义。然而，若将两者机械地复配，又存在复配助剂整 理效果难以持久的问题。所以，开发双官能基共改性硅油（又可称聚醚和氨基共改性 硅油）就成为当前的研究热点之一。国内外对聚醚与氨基共改性硅油的研究方法有很 多，却基本都以接枝聚醚为主。
具有端羟基的高分子量的聚硅氧烷较早被认为是理想的织物柔软剂，为便于使 用，一般将其制成乳液。1959 年，美国 Dow Corning 公司的 Hyde 等首先申请了乳液聚 合法直接生产羟基硅油的专利。直到 1969 年该公司的 Weyenbery 才发表了硅氧烷乳液 聚合的研究报告。1972 年，Rocks 发表了用乳液聚合法羟基封端的聚硅氧烷乳液在织 物整理上的应用报告。1976 年，该公司公布了用乳液聚合法研制成功 DC-1111 羟基硅 油乳液及其在织物柔软整理方面的应用报道。该羟基硅油乳液与机械混合乳液不同， 它是阳离子型乳液，稳定性好、适应性强，能使织物耐洗牢度提高，从而向永久性柔 软整理前进了一大步。随后相继开发出了应用于织物整理的各种类型的羟基硅油乳 液，这些均属于第二代有机硅织物柔软剂。
而且第三代有机硅产品有生产技术原因其造价比较贵。本课题是把聚醚链段嵌于 氨基硅油中，因为由于其价格低而将成为今后发展的主流。
由于聚醚氨基共改性硅油由于其既含有疏水的甲基硅油链段又含有亲水的聚醚链 段，可以作为很好的表面活性剂。除了在织物柔软与仿真整理中被广泛应用，另外在 洗发香波、农药以及消泡剂等方面还被广泛应用。所以研究出一种新型的聚醚和氨基 共改性硅油具有很高的研究意义。