n-氨乙基-氨丙基甲基硅氧烷三氟丙基甲基硅氧烷共聚物的合成與性能

n--氨乙基--氨丙基甲基硅氧烷三氟丙基甲基硅氧烷共聚物的合成與性能

低折射樹脂膜改變纖維的表面特性是解決織物染色問題的有效方法。低折射率的樹脂主要有聚氨酯樹脂、有機(jī)硅樹脂和氟樹脂,其中氟樹脂的效果最突出。有機(jī)硅樹脂除具有增深效果外,還能改善織物的手感。因此,制備氟硅樹脂增深劑具有很強(qiáng)的應(yīng)用價值。聚氟丙基甲基硅氧烷結(jié)合了有機(jī)硅與有機(jī)氟聚合物的優(yōu)點,很早就被用作織物、皮革、紙張的整理劑。然而,此類報道甚少。另據(jù)報道,一些氨基改性有機(jī)硅產(chǎn)品的深色化程度優(yōu)于其它有機(jī)硅產(chǎn)品。鑒于此,本實驗采用1,3,5-三(甲基三氟丙基)環(huán)三硅氧烷(DF33F)與N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷等為原料,合成了N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基硅氧烷/三氟丙基甲基硅氧烷共聚物(AFSO),并考察了其對織物的增深性能。1實驗1.1試劑、儀器和試劑1,3,5-三(三氟丙基甲基)環(huán)三硅氧烷(DF33F):浙江化工科技集團(tuán)有限公司;N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH602):杭州大地化工有限公司;六甲基二硅氧烷(MM):上海華潤化工有限公司;氫氧化鉀(KOH):AR,西安化學(xué)試劑廠;脂肪醇聚氧乙烯醚:浙江皇馬化工集團(tuán)有限公司;乙二醇丁醚:CP,天津天泰精細(xì)化學(xué)品有限公司。黑色、藍(lán)色全棉織物:用活性偶氮染料染色,密度(經(jīng)向×緯向,根/10cm)為474×235,紗支為40支。1.2afso的合成AFSO的制備原理如式1所示。(1)在裝有攪拌器、溫度計和回流管的250mL三頸瓶中,依次加入100.0gDF33F、6.2gKH602、微量KOH、MM,攪拌混勻;加熱至105～115℃,反應(yīng)4～8h;再升溫至130～140℃平衡2h;最后降溫至80℃,在壓力7.02kPa下抽氣30min,除去低沸物,得透明、黏稠狀液體,記作AFSO。產(chǎn)物的氨值為0.5801mmol/g,黏度為570mPa·s。1.3ftir涂膜的制備紅外光譜(IR)分析:采用德國布魯克公司的VECTOR-22型FTIR進(jìn)行,KBr涂膜法制樣;氨值:用濃度為0.05mol/L的HClO4-HAc標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行非水相滴定;黏度:采用上海天平儀器廠的NDJ-79型旋轉(zhuǎn)粘度儀測定。1.4afs的性能測試1.4.1制備微乳液的制備取10gAFSO,用乙酸中和pH值至6左右,再與2g非離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚、0.2g乙二醇丁醚混合均勻,攪拌下加水乳化,制成固體份質(zhì)量分?jǐn)?shù)(油、乳化劑的質(zhì)量之和與乳液的質(zhì)量之比,下同)為25%的微乳液。乳液外觀為帶藍(lán)光的透明液,陽離子型,平均粒徑27.2nm(見圖1),在3000r/min轉(zhuǎn)速下離心30min不破乳。1.4.2配成整理用工作浴液取上述乳液1.2g,用100g水稀釋,配成整理用工作浴液。將織物在實驗室用的小型軋車上采用一浸一軋工藝進(jìn)行整理,軋余率約70%,100℃烘5min,170℃定形30s。1.4.3整理前后織物的色度和彎曲剛度整理后的布樣在溫度(20±2)℃、相對濕度(65±2)%條件下平衡24h后測試性能測試。增深性:以增深率(按式2計算)表示。增深率=100%×(L-L′)/L(2)式中,L、L′分別為織物整理前后增深度的值,用美國GretagMacbeth公司的ULTRASCANXE型計算機(jī)測色配色儀測定。L值越小,表示織物的色澤越深。柔軟性:以彎曲剛度表示,參照ASTM-D1388—64標(biāo)準(zhǔn)、采用四川省長江造紙儀器廠的DC-RRY1000型電腦測控柔軟度儀測定。折皺回復(fù)角:用溫州市大榮紡織標(biāo)準(zhǔn)儀器廠的YG(B)541D型全自動數(shù)字式織物折皺彈性儀測定。表面摩擦系數(shù):參照ASTM-D3334—83標(biāo)準(zhǔn)、采用日本加藤鐵工株式會社的KES-F風(fēng)格儀測定。2結(jié)果與討論2.1聚硅氧烷的增強(qiáng)和紅外光譜AFSO的FTIR譜見圖2。從圖1可知,AFSO在2971cm-1(s,vC—H,—CH3,—CH2—)、1267cm-1(s,δsC—HC—Ηs,Si—CH3)、1072～1024cm-1(s,vSi—O)、806cm-1(s,νSi—C,Si—CH2—,Si—CH3)處出現(xiàn)了四組聚硅氧烷特有的振動吸收峰,1444～1315cm-1(s,vC—F)處的吸收峰說明分子中含有—[Si(CH3)RO]—、—CH2—、—CF3、—[Si(CH3)2O]—等結(jié)構(gòu)單元或基團(tuán);899cm-1(m,δC—H)處的吸收峰可作為分子含有—Si(CH3)3的佐證;由于含氟基團(tuán)的吸電子效應(yīng),DF33F開環(huán)生成的Si—OH在3700cm-1處出現(xiàn)特征吸收峰;譜圖中在3425cm-1處出現(xiàn)微弱的吸收峰,為氨基的特征吸收峰。因此可認(rèn)為產(chǎn)物為預(yù)期的AFSO。2.2增深作用的發(fā)揮用相同固體份質(zhì)量分?jǐn)?shù)(25%)的AFSO乳液分別整理黑色和藍(lán)色全棉織物,其結(jié)果如表1。由表1可見,AFSO對黑色和藍(lán)色全棉織物都有明顯的增深作用。這是因為聚硅氧烷的表面能低,易在纖維表面成膜;當(dāng)AFSO在纖維表面成膜后,由于其折射率低,因此對織物具有增深作用;且側(cè)鏈含氟基團(tuán)的折射率更低,對其有協(xié)同作用。由表1還可看出,黑色織物比藍(lán)色織物的增深率大。這是因為增深率的大小不僅與織物的表面性能有關(guān),而且與AFSO在纖維表面的成膜厚度有關(guān),受染料等因素影響,AFSO可能在黑色織物表面的成膜厚度大于在藍(lán)色織物表面的成膜厚度。2.3織物的柔軟性能AFSO與通用型有機(jī)硅柔軟劑(N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物)的結(jié)構(gòu)相似。為此,本實驗考察了經(jīng)其整理的黑色織物的柔軟性能,結(jié)果如表2。由表2可見,經(jīng)AFSO整理后的黑色全棉織物,彎曲剛度、表面摩擦系數(shù)變小,折皺回復(fù)角明顯增大,表明經(jīng)AFSO整理的織物柔軟性、滑爽性、回彈性均得到大大提高。這是因為AFSO中的甲基和三氟丙基可以較好地降低織物纖維間相對滑動時的表面摩擦效應(yīng);同時,氨基與纖維中的羥基可形成物理或化學(xué)鍵,從而使纖維在形變過程中的回復(fù)能力增加,纖維折皺回彈時,克服摩擦阻力所做的功變小。3非離子表面活性劑以DF33F、KH-602等為原料進(jìn)行本體聚合,