双组分防水柔软整理剂的合成及应用

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有机氟聚合物是指聚合物长碳链结构中的氢原子全部或部分被氟原子所取代的一种特殊化合物。它具有极低的表面能,能赋予织物优良的防水性能。有机氟聚合物的这一特性使其在纺织、医药、军工材料等方面获得日益广泛的应用。而其中含硅的有机氟乳液整理剂,又以能赋予织物柔、软、滑、弹的手感、优异的拒水性能以及环保、经济的加工工艺而颇受关注,并成为织物防水整理加工助剂的主流。本论文结合有机硅和有机氟乳液的性能特点,以阳/非离子复合表面活性剂为乳化剂,采用本体聚合后乳化和乳液聚合方式先后分别设计合成出了所需的氨基硅油乳液和含氟聚丙烯酸酯乳液,最后通过简单的复配工艺,成功制备了一种新型的、稳定的,具有较好的柔软整理和防水整理效果的氟硅复合乳液,真正实现了织物仅通过一浴法即可实现防水和柔软的功能,在柔软的同时,不影响防水性能。首先,本研究以硅烷偶联剂(3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷)和八甲基环四硅氧烷(1D4)为原料,以六甲基二硅氧烷(MM)为封端剂,在催化剂(四甲基氢氧化胺)的作用下,成功制备出了一系列侧氨基改性的聚硅氧烷。通过红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1h-NMR),我们证实了所合成的氨基硅油的结构符合所设想的结构。通过研究并改变3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷用量、四甲基氢氧化胺用量、反应时间和温度、封端剂六甲基二硅氧烷用量等的合成工艺条件,我们合成出了一系列不同氨值、不同粘度的氨基硅油。所合成的氨基硅油,我们以1831与0-20质量比为8:12的阳/非离子复合表面活性剂为乳化剂进行乳化,来制备出我们所需要的氨基硅油乳液。通过实验我们认为,不同氨值、不同粘度的氨基硅油,其乳化效果差异显著。总得来说氨值高、粘度低的氨基硅油容易乳化,而氨值低、粘度高的氨基硅油难乳化。其次,本论文同样以和硅油乳液相同的(1831与0-20质量比8:12)复合表面活性剂为乳化剂,在水溶性引发剂过硫酸铵(APS)的作用下,将2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯(FA)、丙烯酸十八酯(SA)以及甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)进行乳液共聚,制备出了一种带环氧基团的含氟聚丙烯酸酯乳液。用红外光谱结合乳液环氧值的分析测试来表征结构,并用透射电镜和激光纳米粒度仪对合成的氟丙乳液的形貌、粒径、粒径分布和Zeta电位进行了分析测试。通过研究单体间配比、引发剂用量、聚合温度、超声时间、聚合时间以及乳化剂种类和用量等聚合工艺条件对乳液聚合的影响,我们通过应用性能测试,最终确定了其较佳的合成工艺:单体配比m(FA):m(SA):m(GMA)=5:5:0.5,引发剂APS的用量为单体质量的1%,乳化剂为1831与0-20的质量比为8:12的复合表面活性剂,用量为单体质量的20%,超声时间30min,聚合时间为3h。最后,在以上的研究基础上,我们通过系列实验将所合成的氨基硅油乳液和含氟聚丙烯酸酯乳液进行复配,成功制备出了一种带蓝光的稳定的阳/非离子型氟硅复合乳液。通过粒径大小和Zeta电位分析测试,我们得出所制备的乳液平均粒径为112.2nm、Zeta电位为+52.3mV。通过研究自制的氟硅复合乳液在涤纶春亚纺织物上的应用性能,我们得出,所制备的氟硅复合乳液不仅没有影响含氟防水剂的防水性能,而且明显改善了织物的手感,整理后的涤纶织物对水的接触角可以达到139.4±1.1°,表明所制备的氟硅复合乳液对织物具有优良的柔软整理效果和防水整理效果,达到了本课题的研发目的。但研究还发现大剂量使用氟硅复合乳液,会导致织物的手感略硬。总的来说,本论文的研究为以后开发新型的防水柔软整理剂提供了一种新的思路。
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