阴/非离子型梳串状改性硅蜡的制备与应用研究

摘要

硅蜡是一种兼具有机硅与蜡双重性质的一类物质，具有良好的亲和性、滑爽性，依据蜡基的不同可将硅蜡划分为水溶性硅蜡与有机硅蜡。水溶性硅蜡，分子中存在亲水的聚醚基团，可降低水溶液的表面张力，具有良好的铺展性。有机硅蜡，亲分子中存在疏水的长碳链烷基，具有良好的疏水性、润滑性。通过在硅蜡结构中引入聚醚基、氨基、羧基基团对其进一步改性，赋予硅蜡产品良好的水溶、发泡、乳化、柔软、吸湿静电、滑爽感等特性,从而拓宽它在日化、织物整理不同领域的应用范围。鉴于此，本文的研究内容如下：
　　（1）非离子型串珠状水溶性聚醚硅蜡(PSW)的制备与性能研究
　　先以四甲基环四硅氧烷（D4H）与烯丙基聚氧乙烯甲氧基醚（AEM）为原料，在氯铂酸异丙醇溶液（H2PtCl6）作用下，制得非离子环状水溶性聚醚硅蜡（PSW-D）。再以端乙烯基聚硅氧烷低聚体(VPS)与D4H，在H2PtCl6作用下，通过硅氢加成形成串珠状骨架结构。最后在串珠状骨架结构上通过同样的方法接枝上水溶性聚醚基AEM，得到非离子串珠状水溶性聚醚聚硅氧烷PSW。通过红外光谱（FT-IR）表征了PSW-D与PSW的分子结构，对PSW-D与PSW的乳液粒径、相溶性、分散性、表面张力、增泡性、乳化力等进行了研究。并重点讨论了VPS中乙烯基的的含量、VPS中聚二甲基的聚合度、AEM的分子量等因素对PSW的应用性能的影响规律。结果表明：随着AEM分子量的降低，PSW表面张力由26.54mN/m降到25.84mN/m，临界胶束浓度由0.55g/L降到0.4g/L。PSW乳化性能好于传统非离子乳化剂AEO-3、AEO-9，且具有良好的发泡、稳泡性能。但与市售的BT-3050水溶性硅蜡产品相比，PSW系列的增泡性与稳泡性相对较差，还需要继续改善。当乙烯基含量为0.3mmol/g、聚合度为20的 VPS，分子量为800的AEM时， PSW的铺展性、滋润感最佳。
　　（2）阴离子型串珠状水溶性聚醚硅蜡（MPASW）的制备与性能研究
　　端乙烯基聚硅氧烷低聚体（VPS）与D4H在H2PtCl6作用下，硅氢加成形成串珠状骨架结构。然后在串珠状骨架结构上通过相同的方法接枝上水溶性聚氧乙烯醚化合物（APEG/AEM），得到非离子串珠状水溶性聚醚硅蜡中间体（PASW）。最后与二元酸酐（MAn）反应，获得一种阴离子串珠状水溶性聚醚硅蜡（MPASW）。通过红外光谱（FT-IR）表征了PASW与MPASW的分子结构，对MPASW的乳液粒径、相溶性、分散性、表面张力、增泡性、乳化力等进行了研究。并重点讨论了烯丙醇聚醚APEG与烯丙基聚氧乙烯甲氧基醚AEM的摩尔比、APEG的分子量、羧烃基的数目等因素对MPASW的应用性能的影响规律。结果表明：MPASW溶液的CMC为0.5g/L，表面张力最低可达26.61mN/m。MPASW乳化性能、发泡、稳泡性能好于阳离子乳化剂1831，与市售的 BT-3050硅蜡的相关性能相差不大。当n(APEG):n(AEM)=4:2、n(APEG):n(AEM)=1:1，APEG的分子量为600时，合成的MPASW的分散性、铺展性、滋润感最佳。（3）阴离子型梳状长链烷基聚醚有机硅蜡（MPA）的制备与应用性能研究
　　以侧链含氢硅油（PHMS）、十二碳烯（DOD）、烯丙基聚醚化合物为原料，H2PtCl6作用下，制得了非离子长链烷基聚醚有机硅蜡(PA)。将侧链为羟基封端的长链烷基聚醚硅蜡PA2再与马来酸酐进行开环反应，制得阴离子梳状长链烷基聚醚有机硅蜡MPA。通过两步法将PA、MPA分别于ASO硅乳进行复配使用。利用红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振氢谱（1H-NMR）对产物PA1、PA2、MPA进行了结构表征，用扫描电镜（FE-SEM）、原子粒扫描电镜（AFM）对其处理过的织物表面及单晶硅表面进行了微观形貌的观察与分析，并对不同因素下织物的应用性能进行了研究。结果表明：当n(Si-H):n(C=C)=1:1.05；反应时间1h，络合铂催化剂用量为反应物质量的0.004％，溶剂用量为反应物质量的10%为合成PA的最佳条件。当ASO的质量浓度为1%、MPA乳液用量为20g/L、n(DOD)∶n(AAP）=6∶4、聚醚AAP分子量为1600、固化温度为160℃，烘培时间为90s时，经MPA与ASO硅乳共整理织物的滑爽性、柔软性、吸湿性显著的改善，且对白度基本影响不大。

目录

符号说明

1 文献综述

1.1引言

1.2含蜡基改性聚硅氧烷

1.3聚醚有机硅表面活性剂

1.4羧基改性聚硅氧烷

1.5本文的主要研究内容

2 非离子型串珠状水溶性聚醚硅蜡的制备及性能研究

2.1实验部分

2.2结果与讨论

2.3小结

3 阴离子型串珠状水溶性聚醚硅蜡的制备及性能研究

3.1实验部分

3.2结果与讨论

3.3小结

4阴离子型梳状长链烷基聚醚有机硅蜡的制备及应用性能研究

4.1 实验部分

4.2结果与讨论

4.3小结

5结论与创新点

5.1 本文主要结论

5.2 创新点

致谢

参考文献

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