氨基硅油的膜形貌、表面性能及成膜机理研究

论文摘要

氨基硅油作为功能性有机硅柔软整理剂,能赋予织物舒适的柔软感和丝滑感。氨基硅油对织物的功能性修饰作用与其在纤维表面的定向排列成膜方式、膜形貌及其表面性能有密切关系。本文以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和五种不同的氨基硅烷偶联剂为原料,在碱溶液催化下,通过本体聚合法合成了不同氨值、不同分子量和不同氨基类型的氨基硅油。产物经衍生化后,利用GPC测定了氨基硅油分子量。利用接触角测量仪、椭偏仪、场发射电子扫描电镜、原子力显微镜、衰减全反射红外和X-光电子能谱等方法分析表征了氨基硅油在纤维素膜基质表面组装成膜的膜形貌及其表面性能,提出了氨基硅油在纤维素膜基质表面的多分子层吸附模型,即靠近纤维素膜基质表面的是通过端羟基与基质表面羟基共价结合的氨基硅油,最外层是能溶解于25℃异丙醇、通过物理吸附的氨基硅油,中间区域是能溶解于50℃异丙醇、通过氢键结合的氨基硅油。将氨基硅油以乳液形式在纤维素膜基质表面组装成膜时,氨基硅油膜相对粗糙、亲水,表明乳化剂参与成膜,并主要存在于氨基硅油膜表面。氨基硅油氨基与纤维素膜基质间氢键作用力和氨基硅油中极性氨基间斥力的共同作用使得适中氨值的氨基硅油的柔软效果最佳。氨基硅油聚硅氧烷链段的柔软性和它会包裹羟基阻碍共价结合成膜的作用使得适中分子量的氨基硅油的柔软效果最佳。相对于单氨基硅油,双氨基硅油的结合力更强,织物表面的氨基硅油聚硅氧烷链段增加,赋予织物更佳的柔软效果。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 目次
• 1 文献综述
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 硅油的结构与性能
• 1.3 改性硅油的结构与性能
• 1.4 氨基硅油的结构及其表征
• 1.4.1 氨基硅油的结构
• 1.4.2 氨基硅油的结构表征
• 1.5 氨基硅油组装膜研究进展
• 1.5.1 基质表面组装膜的表征
• 1.5.2 氨基硅油基于溶剂组装膜研究进展
• 1.5.3 氨基硅油基于乳液组装膜研究进展
• 1.5.4 其它氨基硅油成膜相关研究
• 1.6 织物的柔软整理
• 1.7 本文研究内容
• 2 实验部分
• 2.1 氨基硅油的合成
• 2.1.1 合成实验用试剂及仪器
• 2.1.2 氨基硅油的合成
• 2.1.3 产物分析
• 2.2 氨基硅油的乳化
• 2.2.1 乳化实验用试剂及仪器
• 2.2.2 乳化操作步骤
• 2.3 氨基硅油组装膜的结构与形貌
• 2.3.1 组装膜实验用试剂及仪器
• 2.3.2 氨基硅油组装膜的制备
• 2.3.3 氨基硅油组装膜的洗涤
• 2.3.4 氨基硅油组装膜的表征
• 2.4 氨基硅油性能测试
• 2.4.1 性能测试用仪器
• 2.4.2 性能测试预处理工艺
• 2.4.3 织物柔软性能测试
• 3 氨基硅油合成结果与讨论
• 3.1 产物结构分析
• 3.1.1 N-（β-氨乙基）亚氨丙基侧链改性硅油
• 3.1.2 N-哌嗪基丙基侧链改性硅油
• 3.1.3 N-（γ'-二甲氨基丙基）-γ-氨丙基侧链改性硅油
• 3.1.4 γ-氨丙基侧链改性硅油
• 3.1.5 N-环己基-γ-氨丙基侧链改性硅油
• 3.2 氨基硅油氨值测定
• 3.3 氨基硅油分子量测定
• 3.4 本章小结
• 4 氨基硅油基于溶剂组装膜研究结果与讨论
• 4.1 氨基硅油基于溶剂组装膜形貌与表面性能
• 4.1.1 氨基硅油基于溶剂组装膜表面化学组成
• 4.1.2 氨基硅油基于溶剂组装膜膜厚
• 4.1.3 氨基硅油基于溶剂组装膜形貌
• 4.1.4 氨基硅油基于溶剂组装膜表面疏水性能
• 4.2 氨基硅油多分子层膜排列模型的推测
• 4.3 氨基硅油多分子层膜排列模型的验证
• 4.3.1 异丙醇洗涤对氨基硅油基于溶剂组装膜表面化学组成的影响
• 4.3.2 异丙醇洗涤对氨基硅油基于溶剂组装膜厚的影响
• 4.3.3 异丙醇洗涤对氨基硅油基于溶剂组装膜ATR-IR结果的影响
• 4.3.4 异丙醇洗涤对氨基硅油基于溶剂组装膜形貌的影响
• 4.3.5 异丙醇洗涤对氨基硅油基于溶剂组装膜表面疏水性能的影响
• 4.4 本章小结
• 5 氨基硅油基于乳液组装膜研究结果与讨论
• 5.1 氨基硅油基于乳液组装膜形貌与表面性能
• 5.1.1 氨基硅油基于乳液组装膜表面化学组成
• 5.1.2 氨基硅油基于乳液组装膜表面ATR-IR表征
• 5.1.3 氨基硅油基于乳液组装膜形貌
• 5.1.4 氨基硅油基于乳液组装膜表面疏水性能
• 5.2 氨基硅油基于乳液组装成膜机制的推测
• 5.3 氨基硅油基于乳液组装成膜机制的验证
• 5.3.1 氨基硅油基于乳液组装膜甲醇洗涤液的分析
• 5.3.2 甲醇洗涤对氨基硅油基于乳液组装膜表面化学组成的影响
• 5.3.3 甲醇洗涤对氨基硅油基于乳液组装膜ATR-IR结果的影响
• 5.3.4 甲醇洗涤对氨基硅油基于乳液组装膜形貌的影响
• 5.3.5 甲醇洗涤对氨基硅油基于乳液组装膜表面疏水性能的影响
• 5.4 乳化剂含量对氨基硅油组装膜形貌的影响
• 5.5 本章小结
• 6 氨基硅油构效关系研究结果与讨论
• 6.1 不同氨值氨基硅油对织物柔软性能的影响研究
• 6.2 不同分子量氨基硅油对织物柔软性能的影响研究
• 6.2.1 不同分子量氨基硅油组装膜表面性能
• 6.2.2 不同分子量氨基硅油处理棉织物后的柔软性
• 6.3 不同氨基类型氨基硅油对织物柔软性能的影响研究
• 6.4 本章小结
• 7 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果