功能性聚硅氧烷整理劑膜組裝、形貌及性能研究.pdf

1、形貌可影響膜材料的表面性能及手感，并能揭示成膜作用機(jī)理，是近期聚硅氧烷領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。功能性聚硅氧烷用于織物整理，能賦予織物舒適、特殊的手感。整理劑對纖維織物這種功能性修飾作用與其在纖維表面的成膜方式、膜形貌及其表面性能密切相關(guān)。本文即用掃描電子顯微鏡(SEM)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)、原子力顯微鏡(AFM)、接觸角測量儀等儀器對功能性聚硅氧烷整理劑N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-1)、ASO-1微乳液(

2、AS-1)、側(cè)鏈二苯甲酮基聚硅氧烷(PUVSi和PE-PUVSi)、羧烴基改性聚硅氧烷CAS-2、CAS-2與AS-1共混物和側(cè)基環(huán)氧/聚醚改性聚硅氧烷CGF與AS-1共混物的組裝膜形貌、性能及其與纖維相互作用機(jī)理進(jìn)行了深入研究。 1、以N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-1)為原料制備了脫脂棉纖維表面、單晶硅基質(zhì)表面、模擬纖維--再生纖維素和再生硝化棉表面的組裝膜，用SEM、FE．SEM、AFM對其組裝膜形貌進(jìn)行

3、了漸進(jìn)、深入的研究。發(fā)現(xiàn)ASO-1卓越的柔軟性源于其能在纖維表面以硅甲基朝外，Si-O偶極鍵及極性氨基指向纖維界面這一特殊的定向方式排列，得到了ASO-1定向排列方式模型和與纖維相互作用機(jī)理模型。對單晶硅表面ASO-1微乳液(AS-1)組裝膜形貌研究發(fā)現(xiàn)乳化劑不僅參與了AS-1成膜過程，且能使組裝膜變的粗糙，影響AS-1膜形貌存在差異的兩個(gè)因素是乳化劑含量和受乳化劑含量影響的微乳液粒徑。依據(jù)AS-1組裝膜的形貌圖和表面性能解釋了不同乳化

4、劑含量AS-1使用效果存在差異的原因。 2、以含氫硅油(PHMS)、4-(β-羥基-γ-烯丙氧)丙氧基-2-羥基二苯甲酮(MUV-0)、和烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚F<,6>為原料，采用對環(huán)境無污染的無溶劑法合成了適用于紡織品柔軟、抗紫外線整理的二苯基酮衍生物側(cè)基聚硅氧烷PUVSi和聚醚/二苯基酮衍生物側(cè)基聚硅氧烷PE-PUVSi，并對其應(yīng)用性能、組裝膜形貌和性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明隨側(cè)基4-(β-羥基-γ-烯丙氧)丙氧基-2-羥

5、基二苯甲酮(基)含量的增加，經(jīng)PUVSi和PE-PUVSi整理的織物抗紫外線性能均增強(qiáng)；當(dāng)PE-PUVSi中UV基含量為19.29％時(shí)其柔軟性能最好。膜形貌研究則發(fā)現(xiàn)由于側(cè)基UV空間構(gòu)型的不同PUVSi組裝膜出現(xiàn)眾多高低不同的纖細(xì)尖峰；而PE-PUVSi組裝膜在存在纖細(xì)尖峰的同時(shí)還出現(xiàn)了歸屬于側(cè)基PE的峰包狀形貌。將PE-PUVSi組裝膜在相對濕度為97％的環(huán)境中放置2.5h后，峰包狀形貌消失，UV基產(chǎn)生的纖細(xì)尖峰也大量減少，說明環(huán)境中

6、水分子能引起PE-PUVSi膜形貌發(fā)生塌陷和崩潰。 3、以CAS-2為原料在單晶硅表面和再生硝化棉纖維表面組裝成膜，用AFM對組裝膜的形貌進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)CAS-2擁有連續(xù)的丘陵?duì)钇鸱蚊病Ｍㄟ^對空氣中、水中CAS-2組裝膜形貌的研究得出以硅甲基朝外、Si-O偶極鍵指向電負(fù)性基質(zhì)界面，羧烴基遠(yuǎn)離基質(zhì)界面的排列方式是造成這一特殊形貌的原因，指出這一特殊的排列方式與CAS-2特有的滑中發(fā)澀的手感密切相關(guān)。在CAS-2組裝膜形貌研究基礎(chǔ)

7、上對單晶硅基質(zhì)表面CAS-2/AS-1共混組裝膜形貌進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)空氣中ASO-1/CAS-2膜呈疏密有致的窗欞狀形貌，解釋了造成這種形貌的原因是當(dāng)ASO-1、CAS-2共處一體系時(shí)存在NH<,3><'+>、-NH<,2><'+>-與-COO-的靜電作用。研究ASO-1/CAS-2組裝膜與水分子的相互作用發(fā)現(xiàn)在97％的環(huán)境中放置2.5h后組裝膜形貌弱化，而在水環(huán)境中該組裝膜的形貌卻得到了加強(qiáng)。對．AS-1/CAS-2微乳液組裝膜形貌研究

8、則發(fā)現(xiàn)以微乳液形式組裝的ASO-1/CAS-2膜極為粗糙，在掃描高度為40nm條件下有不連續(xù)的島嶼形貌出現(xiàn)。 4、將AS-1和CGF以不同比例復(fù)配后用于纖維織物的整理，并制備了它們在單晶硅基質(zhì)表面的共混組裝膜，用SEM和AFM對其組裝膜形貌和性能進(jìn)行研究。發(fā)現(xiàn)AS-1/CGF復(fù)配型整理劑能使纖維織物柔軟性和親水性提高的原因是AS-1/CGF能形成表面存在聚醚鏈節(jié)或鏈段的光滑組裝膜。研究還發(fā)現(xiàn)了增大環(huán)境濕度或延長吸收水分子時(shí)間，均