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十二烷基（聚醚嵌段）改性哌嗪型硅油的合成、应用与膜形貌研究

作　者: 闵彩娜
导　师: 范宏
学　校: 浙江大学
专　业: 化学工程
关键词: 十二烷基聚醚嵌段哌嗪型氨基硅油织物整理膜形貌
分类号: TS190.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

染整技术的快速发展使单一功能的聚硅氧烷已很难满足纺织工业多元化风格整理的要求,双官能基改性聚硅氧烷成为解决这一问题的有效途径。长链烷基／哌嗪基共改性硅油不仅能赋予织物柔软、滑爽等手感,还能增加织物的亲水性、蓬松感和丰满程度等,而聚醚改性氨基硅油则可有效增强织物的亲水性和抗黄变能力。不同官能基改性的聚硅氧烷对织物性能的影响与其在纤维表面的成膜性能有密切关系。论文开展新型长链烷基／哌嗪基共改性硅油和聚醚嵌段改性哌嗪型硅油的合成、应用及膜形貌的研究,以揭示其成膜机理,理解聚硅氧烷与纤维基质的作用本质。本文第一部分以八甲基环四硅氧烷(D4)、高含氢硅油和六甲基二硅氧烷(MM)为原料,在酸性白土的催化下,调聚制备四种具有不同含氢量的中间产物低含氢硅油PHMS,通过硅氢加成反应将此低含氢硅油与烯丙基缩水甘油醚和1-十二烯反应制得中间产物十二烷基／环氧基共改性硅油DESO,最后通过环氧基和N-氨乙基哌嗪的胺化开环反应得到产物十二烷基／哌嗪基共改性硅油DPSO。通过FTIR和1H-NMR对其进行结构确认,并对其在纯棉织物上的应用性能进行了研究,发现与市售的通过本体聚合法合成的氨基硅油相比,DPSO柔软性更好,抗黄变能力较强,且随着DPSO烷值的增加,织物的亲水性和抗黄变能力提高,柔软性略有下降。通过XPS、SEM对织物表面性能进行了分析,并利用AFM对其在单晶硅基质表面的微观形貌进行了观察,最终提出了DPSO在纤维基质表面的定向吸附模型即哌嗪基与织物表面的羟基结合,但是疏水性的-CH3,-C12H25背离纤维表面指向空气中,进而解释了十二烷基的引入能使聚硅氧烷整理过的织物亲水性增加的现象。第二部分采用氯甲基二甲基氯硅烷为原料制得1,3-二(氯甲基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(氯甲基双封头),通过将其与无水哌嗪反应得到哌嗪基双封头。八甲基环四硅氧烷(D4)、哌嗪双封头在碱性催化剂的存在下,通过本体聚合反应制得双端哌嗪基聚硅氧烷(PPSO),将PPSO与BANCOO系列端环氧基聚醚反应得到[AB]nA型聚醚嵌段哌嗪硅油(PESO)。通过FTIR和’H-NMR对其进行结构确认,并对其在纯棉织物上的应用性能进行了研究,发现与由普通氨丙基双封头出发得到的聚醚嵌段氨基硅油相比,经PESO整理过的织物柔软性略有降低,亲水性大大增强,抗黄变能力提高,且随着聚硅氧烷链段的增加,聚醚链段的减少,处理后织物的柔软性增加,但亲水性降低。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-8
Abstract  8-10
目录  10-13
1 引言  13-38
  1.1 有机硅概况  13-14
  1.2 硅油及其改性分类  14-22
    1.2.1 氨基改性硅油  15
    1.2.2 羧基改性硅油  15-16
    1.2.3 聚醚改性硅油  16
    1.2.4 环氧基改性硅油  16-17
    1.2.5 羟基改性硅油  17-18
    1.2.6 长链烷基改性硅油  18-19
    1.2.7 巯基改性硅油  19
    1.2.8 双官能基改性硅油  19-22
  1.3 氨基硅油  22-36
    1.3.1 氨基硅油结构  22-23
    1.3.2 氨基硅油合成方法  23-27
    1.3.3 氨基硅油的应用  27-29
    1.3.4 氨基硅油的柔软、成膜机理及定向吸附模型  29-32
    1.3.5 氨基硅油在织物整理中存在的问题及应对方法  32-36
  1.4 本课题的提出和研究内容  36-38
2 长链烷基/哌嗪基共改性硅油DPSO的合成及表征  38-51
  2.1 实验部分  38-43
    2.1.1 原料和仪器  38-39
    2.1.2 DPSO的合成  39-41
    2.1.3 结构表征及其物化性能测定  41-43
  2.2 结果与讨论  43-49
    2.2.1 中间体及产物结构分析  43-48
    2.2.2 DPSO性能分析  48-49
  2.3 小结  49-51
3 DPSO在基质上的应用性能及膜形态  51-67
  3.1 实验部分  51-56
    3.1.1 原料、试剂和仪器  51-52
    3.1.2 DPSO乳液形态及基本性能  52-53
    3.1.3 DPSO乳液在棉纤维上的应用及效果  53-55
    3.1.4 DPSO在单晶硅基质表面的膜形貌及性能  55-56
  3.3 结果与讨论  56-66
    3.3.1 乳液性能  56-58
    3.3.2 整理后织物性能测试  58-62
    3.3.3 DPSO在模拟基质表面的排列方式研究  62-66
  3.4 小结  66-67
4 [AB]_nA型聚醚嵌段哌嗪硅油PESO的合成及应用研究  67-82
  4.1 实验部分  67-70
    4.1.1 测试仪器及实验原料  67-68
    4.1.2 聚醚嵌段哌嗪硅油PESO的合成  68-69
    4.1.3 各步产物结构确认  69
    4.1.4 聚醚嵌段哌嗪硅油的乳化  69
    4.1.5 聚醚嵌段哌嗪硅油乳液在织物上的应用  69-70
  4.2 结果与讨论  70-81
    4.2.1 中间体及产物结构分析  70-79
    4.2.2 PESO乳液及其在纯棉织物上的应用效果  79-81
  4.3 小结  81-82
5 结论与展望  82-84
  5.1 结果与讨论  82-83
  5.2 展望  83-84
参考文献  84-93
个人简历  93
攻读硕士学位期间的学术成果  93

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