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与性能

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与性能

低折射树脂膜改变纤维的表面特性是解决织物染色问题的有效方法。低折射率的树脂主要有聚氨酯树脂、有机硅树脂和氟树脂,其中氟树脂的效果最突出。有机硅树脂除具有增深效果外,还能改善织物的手感。因此,制备氟硅树脂增深剂具有很强的应用价值。聚氟丙基甲基硅氧烷结合了有机硅与有机氟聚合物的优点,很早就被用作织物、皮革、纸张的整理剂。然而,此类报道甚少。另据报道,一些氨基改性有机硅产品的深色化程度优于其它有机硅产品。鉴于此,本实验采用1,3,5-三(甲基三氟丙基)环三硅氧烷(DF33F)与N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷等为原料,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),并考察了其对织物的增深性能。1实验1.1试剂、仪器和试剂1,3,5-三(三氟丙基甲基)环三硅氧烷(DF33F):浙江化工科技集团有限公司;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):上海华润化工有限公司;氢氧化钾(KOH):AR,西安化学试剂厂;脂肪醇聚氧乙烯醚:浙江皇马化工集团有限公司;乙二醇丁醚:CP,天津天泰精细化学品有限公司。黑色、蓝色全棉织物:用活性偶氮染料染色,密度(经向×纬向,根/10cm)为474×235,纱支为40支。1.2afso的合成AFSO的制备原理如式1所示。(1)在装有搅拌器、温度计和回流管的250mL三颈瓶中,依次加入100.0gDF33F、6.2gKH602、微量KOH、MM,搅拌混匀;加热至105～115℃,反应4～8h;再升温至130～140℃平衡2h;最后降温至80℃,在压力7.02kPa下抽气30min,除去低沸物,得透明、黏稠状液体,记作AFSO。产物的氨值为0.5801mmol/g,黏度为570mPa·s。1.3ftir涂膜的制备红外光谱(IR)分析:采用德国布鲁克公司的VECTOR-22型FTIR进行,KBr涂膜法制样;氨值:用浓度为0.05mol/L的HClO4-HAc标准溶液进行非水相滴定;黏度:采用上海天平仪器厂的NDJ-79型旋转粘度仪测定。1.4afs的性能测试1.4.1制备微乳液的制备取10gAFSO,用乙酸中和pH值至6左右,再与2g非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚、0.2g乙二醇丁醚混合均匀,搅拌下加水乳化,制成固体份质量分数(油、乳化剂的质量之和与乳液的质量之比,下同)为25%的微乳液。乳液外观为带蓝光的透明液,阳离子型,平均粒径27.2nm(见图1),在3000r/min转速下离心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水稀释,配成整理用工作浴液。将织物在实验室用的小型轧车上采用一浸一轧工艺进行整理,轧余率约70%,100℃烘5min,170℃定形30s。1.4.3整理前后织物的色度和弯曲刚度整理后的布样在温度(20±2)℃、相对湿度(65±2)%条件下平衡24h后测试性能测试。增深性:以增深率(按式2计算)表示。增深率=100%×(L-L′)/L(2)式中,L、L′分别为织物整理前后增深度的值,用美国GretagMacbeth公司的ULTRASCANXE型计算机测色配色仪测定。L值越小,表示织物的色泽越深。柔软性:以弯曲刚度表示,参照ASTM-D1388—64标准、采用四川省长江造纸仪器厂的DC-RRY1000型电脑测控柔软度仪测定。折皱回复角:用温州市大荣纺织标准仪器厂的YG(B)541D型全自动数字式织物折皱弹性仪测定。表面摩擦系数:参照ASTM-D3334—83标准、采用日本加藤铁工株式会社的KES-F风格仪测定。2结果与讨论2.1聚硅氧烷的增强和红外光谱AFSO的FTIR谱见图2。从图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)处出现了四组聚硅氧烷特有的振动吸收峰,1444～1315cm-1(s,vC—F)处的吸收峰说明分子中含有—[Si(CH3)RO]—、—CH2—、—CF3、—[Si(CH3)2O]—等结构单元或基团;899cm-1(m,δC—H)处的吸收峰可作为分子含有—Si(CH3)3的佐证;由于含氟基团的吸电子效应,DF33F开环生成的Si—OH在3700cm-1处出现特征吸收峰;谱图中在3425cm-1处出现微弱的吸收峰,为氨基的特征吸收峰。因此可认为产物为预期的AFSO。2.2增深作用的发挥用相同固体份质量分数(25%)的AFSO乳液分别整理黑色和蓝色全棉织物,其结果如表1。由表1可见,AFSO对黑色和蓝色全棉织物都有明显的增深作用。这是因为聚硅氧烷的表面能低,易在纤维表面成膜;当AFSO在纤维表面成膜后,由于其折射率低,因此对织物具有增深作用;且侧链含氟基团的折射率更低,对其有协同作用。由表1还可看出,黑色织物比蓝色织物的增深率大。这是因为增深率的大小不仅与织物的表面性能有关,而且与AFSO在纤维表面的成膜厚度有关,受染料等因素影响,AFSO可能在黑色织物表面的成膜厚度大于在蓝色织物表面的成膜厚度。2.3织物的柔软性能AFSO与通用型有机硅柔软剂(N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷共聚物)的结构相似。为此,本实验考察了经其整理的黑色织物的柔软性能,结果如表2。由表2可见,经AFSO整理后的黑色全棉织物,弯曲刚度、表面摩擦系数变小,折皱回复角明显增大,表明经AFSO整理的织物柔软性、滑爽性、回弹性均得到大大提高。这是因为AFSO中的甲基和三氟丙基可以较好地降低织物纤维间相对滑动时的表面摩擦效应;同时,氨基与纤维中的羟基可形成物理或化学键,从而使纤维在形变过程中的回复能力增加,纤维折皱回弹时,克服摩擦阻力所做的功变小。3非离子表面活性剂以DF33F、KH-602等为原料进行本体聚合,