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有机硅的结构与表面吸附性能的研究

梁秦秦

   有机硅是纺织染整行业应用较多的一类织物整理剂。由于有机硅的优异性能,可用于织物防水整理、柔软整理、防污整理、抗静电整理和抗菌防霉整理等,以改善织物的服用性能,提高织物的附加值。但是由于有机硅的分子结构并不能确保它们对纤维的吸附具有绝对优势,因此,有机硅整理剂在加工和洗涤过程中除了在纤维表面吸附外,也会在整理器械上发生吸附和沉积,不仅降低整理剂的利用率,而且还可能导致设备问题。此外,有机硅整理剂整理效果的稳定性也与它们对纤维和织物的吸附性能相关。因此,课题研究不同结构的有机硅在基质上的吸附性能有着很重要的现实意义。 本课题根据美国宝洁公司提出的项目建议,以有机硅柔软整理剂在织物/衣物洗涤过程的吸附行为为对象,通过模拟洗涤实验,采用实验确定的适于微量硅的定量分析方法——改进的硅钼蓝分光光度法,获得模拟洗涤后吸附沉积于织物、洗液、洗衣机筒壁各种基材表面的有机硅含量数据,通过分析比较,判明其对不同基质的吸附差异,并进一步探讨有机硅结构与其在不同基质上的吸附沉积性能以及在织物上的耐洗性能之间的关系。 首先对用于实验测试的硅钼蓝分光光度法进行了改进和创新。在原有方法的基础上,分别从测定波长的选择、显色液的稳定和pH等因素进行改进,得到线性拟合相关系数为0.997159的标准工作曲线,方法的相对标准偏差(RSD)小于2%,回收率在98%~102%范围内。改进后提高了方法的稳定性和测试精度,满足微量有机硅分析的要求。 其次研究了有机硅在织物、器壁、残液三种不同基质上的吸附沉积性能。研究表明:有机硅在织物上的吸附百分比在43%~66%,0.5%~4%的有机硅吸附在器壁上,32%~54%残留在溶液中,存在着有机硅利用率低的问题。由于有机硅分子与棉纤维的活性基团具有一定的反应性,因此氨基改性的有机硅普遍可以在棉织物表面大量的吸附,其中聚醚-氨基双官能团改性的有机硅微乳液(SLM21-200 Modified)反应活性较大且乳液粒径较小,在织物上的吸附量和吸附分配比最大;有机硅在织物上的吸附性能不仅与有机硅和纤维间的范德华力、带电粒子间的库伦力、氢键等作用力有关,同时还与有机硅的分子极性、硅乳粒径和粒径分布等因素相关。有机硅分子的结构特性造成了其在洗衣机器壁上的吸附性能不同:分子的极性越高、线性较好、无侧链或侧链较简单、有极性端基、不含水溶性基团,则在极性器壁的表面吸附量就越高。 最后研究了不同结构有机硅在不同织物上的耐洗性能。对有机硅在棉织物上的耐洗性能研究发现:由于聚二甲基硅氧烷乳液DC1664没有活性基团,同时与纤维没有反应性,而只能依靠分子间作用力附着在棉纤维表面,因此耐洗性较差;而氨基改性的有机硅在棉织物上的耐洗性普遍较好,尤以氨基改性的X-22-8699-5S最好。对同种类型有机硅在涤纶织物上的耐洗性能研究发现:聚醚改性有机硅和聚二甲基硅氧烷耐洗性较差;聚醚-氨基双改性的有机硅微乳液的耐洗性最佳;氨基改性有机硅耐洗性普遍较好,且随着氨基官能团的增加,耐洗性增强。 课题的研究为优化有机硅整理剂结构、设计开发对织物有最佳整理效果,同时在器壁上的吸附和沉积性尽可能小的有机硅整理剂及其应用工艺技术提供了理论指导,有一定的现实意义。……   
[关键词]:有机硅;结构;吸附性;耐洗性;硅钼蓝分光光度法
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:浙江理工大学2010年