N，N-二甲基-γ-氨丙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷的合成、應(yīng)用及膜形貌研究.pdf

1、本課題圍繞新法合成氨基硅、在織物方面的應(yīng)用及其與纖維的作用機(jī)理進(jìn)行了系列研究。 1.在催化劑硅醇鉀(堿膠)的作用下，利用八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)和N,N-二甲基-γ-氨丙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-Si-121)等單體的聚合反應(yīng)合成了一種新型柔軟劑N,N-二甲基-γ-氨丙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-121)，用紅外光譜、核磁共振氫譜、GPC等儀器對(duì)其結(jié)構(gòu)及物化性能進(jìn)行了測(cè)定。研究了聚合反應(yīng)條件，討論了影響平均

2、分子量的諸因素。結(jié)果表明，氨基硅單體KH-Si-121和封端劑以及反應(yīng)溫度均可對(duì)ASO-121的平均分子量產(chǎn)生影響。隨單體KH-Si-121用量的增加、封端劑用量的增大以及反應(yīng)溫度的升高，目標(biāo)聚硅氧烷ASO-121的黏度或平均分子量均下降。 2.以脂肪醇聚氧乙烯醚作乳化劑，采用轉(zhuǎn)相法對(duì)ASO-121進(jìn)行了乳化，制得了粒徑約為27.5nm的微乳。 3.對(duì)ASO-121在織物上的應(yīng)用性能進(jìn)行了研究，考察了氨值、平均分子量、硅

3、乳的pH值、含固量等因素對(duì)ASO-121應(yīng)用性能的影響。結(jié)果表明，隨氨值增加，ASO-121整理織物的彎曲剛度減小、柔軟性增加，織物的白度略有下降；平均分子量對(duì)同一氨值的ASO-121應(yīng)用性能有影響，隨著分子量的增加，柔軟性增加，但織物的白度變化不大，另外，弱酸性使用條件(pH=6～7)有利于ASO-121表現(xiàn)出較佳的應(yīng)用效果。 4.用掃描電鏡(SEM)對(duì)纖維表面ASO-121的膜形貌進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)ASO-121整理過(guò)

4、的天然棉纖維和聚酯黏膠纖維表面比未整理的纖維表面明顯光滑。 5.以單晶硅、再生纖維素膜、絲素蛋白膜作為基質(zhì)，用原子力顯微鏡(AFM)、接觸角測(cè)量?jī)x分別研究了ASO-121在這些基質(zhì)表面的膜形貌性質(zhì)及定向排列方式。結(jié)果發(fā)現(xiàn)： (1)在單晶硅表面ASO-121可形成疏水膜，水與硅膜的接觸角θ達(dá)到93°；另外，在掃描范圍2μm2、觀察標(biāo)尺5nm條件下，ASO-121硅膜的表面均方根粗糙度(Rq.)達(dá)到了0.124nm。

5、 (2)在絲素蛋白基質(zhì)表面ASO-121也能形成疏水膜，水的接觸角θ可達(dá)到87°(絲素蛋白基質(zhì)表面的θ為81°)。在掃描范圍2μm2、觀察標(biāo)尺8nm條件下，表面組裝了ASO-121膜的絲素基質(zhì)ASO-121/silk，其表面均方根粗糙度(Rq.=.110nm)比對(duì)比絲素silk膜的表面均方根粗糙度(Rq.=1.184nm)小，表明附著在絲素蛋白表面的ASO-121硅膜有降低基質(zhì)表面粗糙度的作用。 (3)同法對(duì)再生纖維素基質(zhì)表面A

6、SO-121的膜形貌進(jìn)行研究，ASO-121在再生棉纖維基質(zhì)表面也形成疏水膜，水與硅膜的接觸角θ可達(dá)到53.50°(再生纖維素基質(zhì)表面θ為49.50°)。在掃描范圍2μm2、觀察標(biāo)尺30nm條件下，表面組裝了ASO-121膜的棉纖維基質(zhì)ASO-121/cotton，其表面均方根粗糙度(Rq.=4.590nm)比對(duì)比再生棉纖維cotton膜表面的均方根粗糙度(Rq.=4.970nm)小，表明附著在再生棉纖維表面的ASO-121硅膜同樣有降

7、低基質(zhì)表面粗糙度的作用。 綜合上述研究結(jié)果可見(jiàn)，ASO-121在單晶硅表面、絲素蛋白基質(zhì)和再生棉纖維基質(zhì)的成膜方式基本相同，亦即采取了硅甲基朝外、硅氧偶極鍵和陽(yáng)離子氨基指基質(zhì)表面這一方式。 6.對(duì)ASO-121和通用型氨基硅N-B-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷ASO-1的應(yīng)用性能、膜形貌及成膜作用機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)： (1)在氨值、平均分子量相近的條件下，側(cè)基結(jié)構(gòu)不同的ASO-121和ASO-1，其硅膜