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有机硅柔软剂已经成为纺织行业中最重要的柔软整理剂之一。氨基改性聚硅氧烷柔软剂在纺织行业较为常用,经其整理的织物具有良好的柔软、平滑效果,但由于其疏水性较强,在一定程度上限制了其使用范围。聚醚聚硅氧烷分子用于织物的后整理,能提供织物良好的柔软性,理想的吸湿性以及抗静电性,但在柔软性和耐洗性方面应用效果欠佳。为此,本课题以超分子理论为指导,通过氨基聚硅氧烷(ASO-1)和羧基化聚醚有机硅(CPES)分子中的氨基和羧基问的静电或氢键作用力,使ASO-1、CPES以一定的方式在棉纤维表面聚集、组装形成超分子膜,以实现柔软性和亲水性的集成和调节。用X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)等仪器研究了超分子膜的形貌及其对织物性能的影响。此外,还设计合成了一种线性氨基聚醚有机硅,并对其膜形貌及应用性能进行了研究。
1)以含氢硅油(PHMS)、烯丙基聚醚(F-6)及马来酸酐(Man)为原料合成了羧基化聚醚聚硅氧烷(CPES)。用IR、1H-NMR对其结构进行了确认。同时对其反应条件进行了探讨。合成中间体羟基封端的聚氧丙烯聚氧乙烯氧丙基-b-聚二甲基硅氧烷(PESO)时,催化剂用量为0.0006%,反应温度为80~85℃时,得到产物外观最澄清透明,反应时间也较适中。
用ATR、XPS、FESEM、AFM等对CPES在纤维表面的成膜性、膜形貌及应用性能进行了研究。结果显示,CPES可在纤维表面形成相对均匀平滑的有机硅膜,该膜能有效增加织物的柔软性,降低棉织物的弯曲刚度,同时能改善织物表面的吸湿性。
2)在乙酸乙酯溶剂中,以ASO-1和CPES为基元,在100%棉纤维及单晶硅片上构筑ASO-1/CPES超分子膜。用ATR和XPS对纤维上ASO-1/CPES超分子膜进行了确认。FESEM图片表明,ASO-1/CPES超分子膜确实使棉纤维表面变得平整、光滑。AFM表明其表面不仅有众多细小亮斑存在,而且还分布有一定数目环形亮斑状的分子聚集体。
经聚硅氧烷超分子ASO-1/CPES处理的织物柔软性、白度、亲水性,均要比ASO-1单独整理的织物好。但在CPES与ASO-1的质量比是2:1时柔软度最佳。此外,以黏度为3650 mPa-s、氨值为0.9 mmol/g的ASO-1用作ASO-1/CPES超分子膜构筑单元,有利于织物柔软性和亲水性的提高。
3)通过分子设计理论,以PESO、环氧氯丙烷、乙二胺合成了线性氨基改性聚醚有机硅(BPEAS)。经IR和1H-NMR对合成的.BPEAS的结构进行了确认,结果符合预期设计。以乙酸乙酯为溶剂,将BPEAS在棉纤维及单晶硅片上制备自组装膜,通过XPS、FESEM、AFM对其膜形貌进行研究。FESEM照片表明,BPEAS自组装膜确实使棉纤维表面变得平整、光滑。AFM图片显示,在单晶硅片上,聚醚链段呈峰状突起,从而使其处理后的自组装膜亲水性较好。
BPEAS可以明显提高棉织物的柔软性和亲水性。织物的柔软性随BPEAS黏度增大而增加。当氨值为0.3 mmol/g、pH值为5.5时,经其处理的棉织物柔软性和亲水性最好,但白度略有降低。