微量有机硅的分析及有机硅吸附性能的研究

摘要

有机硅是聚硅氧烷高分子化合物的俗称，它是一类具有柔软、抗皱等优异表面性能的高分子聚合物。有机硅主要作为功能整理助剂，应用在柔软整理、防水整理、防污整理、抗静电整理和抗菌防霉整理等方面，改善织物使用性能，增加织物的功能性，成为提高产品附加值必不可少的手段。为弥补服用和洗涤引起的纺织品表面性能的损失，在洗涤过程中加入有机硅助剂，恢复和提高纺织品的表面功能特性，已经成为常用的纺织品护理方法。
　　 有关有机硅的研究有很多，但主要集中在有机硅化学改性和应用性能的研究，对有机硅吸附性能的研究则较少.随着有机硅的广泛应用，与其吸附性能相关的问题不断出现，如纺织品整理中有机硅的利用率问题、整理设备的硅垢问题、染色与整理同浴时有机硅在染色设备上的吸附沉积从而造成染色不均及色斑的问题、在生化膜处理废水时有机硅吸附在膜的表面加速膜的老化问题、在纺织品洗涤/烘干时有机硅吸附在洗衣机/烘干机内壁，降低设备机械效率影响洗涤/烘干效果的问题等等。因此，有机硅在不同基质表面的吸附性能研究是一个有重要意义的课题。
　　 本课题根据美国宝洁公司提出的项目建议，以家庭洗涤过程中有机硅的吸附现象为具体研究对象，通过模拟洗涤过程，研究有机硅在纯棉、涤纶、器壁等不同基质上的吸附性能。研究的关键和难点问题有两个，即设计科学合理的模拟家用洗涤方法和探索并建立一套适合于各种基质表面微量有机硅定量分析的方法。
　　 本课题首先通过对实际洗涤过程的分析，设定洗涤参数、确定洗涤配方、选择模拟洗涤设备等建立起模拟洗涤实验方法。其次，参照文献，根据实验室条件，采用EDS分析法、N2O-C2H2火焰原子吸收光谱法、硅钼蓝分光光度法进行了微量有机硅的定量分析研究，对各种方法的可行性进行评价，最后选择硅钼蓝分光光度法作为本课题的基本研究手段，并通过大量的实验摸索，在还原剂的选择、硅钼酸形态的控制、显色体系的稳定、吸光度基底的引入等方面对原有的分析方法进行了创新性的改进，建立起线性相关系数在0.999以上的标准工作曲线，方法的相对标准偏差控制在2％以内，回收率在97％～102％之间，检出限达到10μg/L，使得方法的精密度和稳定性完全满足研究的要求。最后，应用改进的方法，成功分析了10种典型的有机硅在洗涤过程中在织物、器壁等不同基质上的吸附性能，并比较全面地探讨分析了这些有机硅的吸附性能与结构之间的关系。
　　 有机硅高分子的极性、分子中有无侧链及侧链的结构、侧链的极性、分子末端是否有极性基团封端、分子的水溶性等因素，相互影响，相互作用，共同决定了有机硅的吸附性能。分子极性强、无侧链或侧链结构简单且有极性基团、分子末端有极性基团封端、分子水溶性较低的有机硅在极性器壁表面的吸附量较高：分子的极性越强、有侧链且侧链结构复杂且带有极性基团、分子末端有极性基团封端、分子水溶性相对较低的有机硅在织物表面的吸附量较高。同一有机硅在不同织物表面的吸附性能有较大差异，棉织物对有机硅的吸附量明显高于涤纶织物；在同一种织物表面，氨基有机硅的吸附量最高，聚醚改性有机硅次之，二甲基硅油的吸附量最低。
　　 综上所述，本课题取得的成果可以归纳为以下三点：1)通过优选与改进，建立了一种微量有机硅分析的精确方法；2)在微量分析方法的基础上建立了一套完整的分析有机硅在洗涤过程中在不同基质上吸附性能的研究方法，为后续微量有机硅应用性能的分析研究奠定了基础。3)有机硅吸附性能与结构之间的研究和讨论，对开发新的、性能更优良的有机硅整理剂的研究有一定指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.2.1 有机硅柔软剂

1.2.2 有机硅吸附性相关问题

1.2.3 微量有机硅的定量分析方法

1.3 课题研究的背景、意义和内容

1.3.1 课题研究的背景、意义

1.3.2 主要研究内容

第二章 模拟洗涤的建立和定量分析方法的探索

2.1 模拟洗涤的建立

2.1.1 洗涤条件参数的确定

2.1.2 洗涤剂的复配

2.1.3 洗衣机壁和烘干机壁的模拟

2.1.4 模拟洗涤的过程

2.2 定量分析方法的选择

2.2.1 能谱法(EDS)

2.2.2 N2O-C2H2火焰原子吸收光谱法(AAS)

2.2.3 分光光度法

2.3 小结

第三章 硅钼蓝分光光度法的改进与创新

3.1 实验部分

3.1.1 仪器和试剂

3.1.2 实验方法

3.2 实验结果及讨论

3.2.1 还原剂的选择

3.2.2 硅钼酸形态的影响

3.2.3 显色液的稳定

3.2.4 空白样品的选择

3.2.5 光度测量时波长的选择

3.2.6 吸收基底的引入

3.3 样品分析结果和回收率试验结果

3.4 小结

第四章 微量有机硅的分析和吸附性能研究

4.1 织物、器壁预处理

4.1.1 仪器设备及试剂

4.1.2 实验操作

4.2 模拟洗涤

4.3 器壁表面有机硅的萃取

4.3.1 有机萃取溶剂的选择

4.3.2 萃取实验

4.4 样品的煅烧与碱融

4.5 显色液的准备及测试

4.6 有机硅样品分析结果及讨论

4.6.1 洗涤次数对器壁吸附量的影响

4.6.2 洗涤剂用量对器壁吸附的影响

4.6.3 有机硅在织物上的吸附性能

4.6.4 模拟洗涤后洗涤液中的残留量

4.6.5 常用有机硅样品的分析

4.6.6 低硅含量的棉织物上有机硅的吸附性能

4.7 小结

第五章 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

参考文献

附录

致谢