嵌段型聚醚改性聚硅氧烷的合成及其在织物吸湿排汗整理中的应用

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随着物质生活的日益增长,实用、耐穿的传统服饰已无法满足人们的需求,美观得体、穿着舒适、款式新颖的着装品味已经成为人们关注的焦点,而影响服饰穿着舒适健康的重要因素就是织物的吸湿排汗性能;嵌段型聚醚改性聚硅氧烷用于织物整理,可以赋予织物柔软、吸湿、抗静电等多种性能,是近年来广泛使用的一类织物整理剂。基于此,本文合成了一类新型聚醚改性聚硅氧烷,对分子结构、合成条件、成膜形貌及乳液性能等进行了测试表征,并对其在棉织物上的应用性能进行了研究。具体研究工作如下:(1)以Si-H键封端的聚二甲基硅氧烷(PHMS)与烯丙基环氧基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚(APEE)为原料,通过硅氢化加成反应合成了中间体环氧基封端的聚醚嵌段聚硅氧烷(α,ω-PESO),再利用PESO与四甲基哌啶胺(TEMP)的氨解开环反应,合成了嵌段型聚醚改性聚硅氧烷(BPEMS),运用红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)等对其结构进行表征,物化性能进行测试,并对合成条件进行了优化。结果表明:硅氢化加成的最佳条件为,硅氢键与APEE的摩尔比为1:1.2,反应温度为80℃,溶剂异丙醇用量为物料的30~40%,催化剂用量为物料的0.1%,反应时间为3h;氨解开环反应的最佳条件为,PESO与四甲基哌啶胺的摩尔比为1.2:1,反应温度80℃,反应时间4h。(2)选择脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)作为乳化剂,对BPEMS进行乳化,得到外观透明,性能稳定的微乳液,运用透射电子显微镜(TEM)、纳米粒度仪及Zeta电位分析仪等仪器对BPEMS乳液的物化性能进行测试,并对其在织物上的应用性能进行了研究。结果表明:BPEMS乳液乳胶粒呈规则的圆球状,其边缘光滑,分散性良好,稳定性比较高,而且乳液的平均粒径为32.24nm,Zeta电位值为+71.03mV;经其整理的织物性能有很大的改善,而且,当端含氢硅油(PHMS)的分子量为0.67×104g/mol(即Si-H含量为0.03%)、活性聚醚(APEE)的分子量为500g/mol、乳液用量为8g/L时,整理后的织物拥有良好柔软性和回弹性,静态吸水时间也能达到4-5s,白度基本接近空白棉织物。(3)以异丙醇作为溶剂,N,N-二甲基十二烷基叔胺与环氧氯丙烷为反应物,反应温度50℃,反应时间为5h,异丙醇质量分数为50%,合成得到转化率为90%,环氧值为0.28mol/100g的2,3-环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵(EPDAC);再利用端环氧硅油(ESO)、端氨基聚醚胺与2,3-环氧丙基十二烷基二甲基氯化铵反应制得聚醚嵌段聚硅氧烷季铵盐(QBPEMS);通过红外光谱(IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)对其结构进行了表征,并对影响反应合成条件进行了探讨,得出最佳合成条件为:异丙醇质量分数为40%,反应温度70℃,反应时间为8h。(4)采用转相乳化法,选用脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)作为乳化剂,调节乳液的pH值到中性或酸性,制备了外观透明的QBPEMS微乳液,运用透射电子显微镜(TEM)、纳米粒度仪及Zeta电位分析仪等仪器对QBPEMS乳液的物化性能进行测试。经测试,QBPEMS乳液的平均粒径为43nm,Zeta电位值为+42.5mV,且乳胶粒呈规则的圆球状,其边缘光滑,分散性良好,稳定性比较高。(5)QBPEMS在纤维表面有良好的成膜性,用于织物整理效果显著,运用SEM、ATR对成膜的形貌及组成进行表征,并对其应用性能进行了研究。结果表明:经QBPEMS处理过的棉纤维表面确实包裹了一层薄薄的聚硅氧烷膜,而且该膜覆盖在纤维表面能导致纤维表面的众多条纹和沟壑消失,并使处理后的纤维表面趋于光滑;在织物整理中,调节乳液pH值为6,烘培温度150℃,烘培时间30s的整理工艺下,处理后布样的柔软性、亲水性和回弹性都有较大的提高,而且季铵化反应过程中,BPEMS氨基与EPDAC环氧基摩尔比为1:1.1的情况下,所合成QBPEMS柔软性与亲水性俱佳,而且耐洗性也相当不错。
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