聚有机硅氧烷的成膜性及其在纤维表面的定向排列方式

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1、2002中国有机硅学术交流会论文集聚有机硅氧烷的成膜性及其在纤维表面的定向排列方式安秋风”李临生1陈孔常2(1．西北轻工业学院，成阳7120812．华东理工大学，上海210037)摘要：用原子力探针扫描电镜AFM等仪器研究了聚硅氧烷的成膜性及其膜状态。结果表明：官能基聚硅氧烷均能在纤维表面成膜，但膜形态不同。氨基xJ：,k形成均一相疏水膜，羧基硅油和聚醚，环氧硅油则形成形态学不均匀的膜。关键词：官能基聚硅氧烷，有机硅，硅油，噗，定向排列分子大小及主链结构相同情况下，侧基官能团不同的聚有机硅氧烷(简称官能基聚硅氧烷)不仅柔软

2、性不同，而且其它手感存在很大差异”4】。氨基硅油柔软剂的手感一般柔软、滑爽，粘度大时有似棉一样的手感，粘度小时有丝绸般的光滑感“‘2o；羧基硅油整理的织物表面发涩，有所谓的“麻”感；非离子聚醚／环氧硅油赋予织物的手感丰满、弹性好，但不滑爽。为揭示官能基聚硅氧烷柔软性差异的内在本质，并深入研究柔软机理，本文首次利用原子力探针扫描电镜等仪器对聚硅氧烷的成膜性及其膜状态进行了观察，取得了一些直观性研究结果。1实验1．1原材料氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷ASO一1：氨值为0．5905mmol／g，重均摩尔质量Mw为375009／mo

3、l，粘均摩尔质量Mn为141009／rnol(WatersGPC仪测定，参比：聚苯乙烯，溶剂：四氢呋喃。下同)陕西秦阳化工厂；羧烃基聚硅氧烷CAS一2：结构用IR和1一HNMR谱确认“J，羧值为0．2793mmol／g，重均摩尔质量Mw为376009／mol，粘均摩尔质量Mn为171009／tool，自制；聚醚／环氧硅油CGF：粘度4．850Pa．s，环氧基值0．06mmol／g，聚醚基质量分数约为硅油质量的75％，重均摩尔质量Mw为386009／tool，粘均摩尔质量Mn为192009／mol。陕西秦阳化工厂；1．2样品

4、的预处理及其制样方法(1)测试布样：聚酯，粘胶(65／35)纤维织物——平纹竹节呢，密度(经向X纬向，根／10era)为194×156；100％棉布：密度(经向X纬向，根／10cm)为474X235；聚酯，棉(65／35)纤维织物：密度(经向×纬向，根／10cm)为459×235。ASO—l、CAS一2用非离子表面活性剂乳化成固含量为24％的硅乳，CGF用水溶解制成固含量为24％的溶液，按1份硅乳加入100份水的比例分别进行稀释，得整理用工作浴液。聚酯／粘胶纤维织物、聚酯／棉织物或100％棉布，在实验室小型轧车上用一浸一轧

5、工艺进行整理，轧余率约70％，红外线干燥，180℃定型30s。(2)单晶硅一聚硅氧烷膜的制备单晶硅片的预处理：抛光后的单晶硅片，用玻璃刀裁成面积为0．5×lcm2的小块，置于95％～98％的硫酸中浸泡2h，经清水冲洗后*作者简介：安秋凤(1965一)，女，博士，副教授，主要从事聚有机硅氧烷的制备与应用研究。E—mail：an．qiufeng@sohu．corll2002中国有机硅学术交流会论文集再用2％的Nazc03水溶液处理1h，然后用蒸馏水充分洗涤，烘干。制样方法：参照Langmuir法和文献方法进行”’6o。即分别称

6、取0．039ASO一1、CAS一2、CGF样品(精确至0．00019)，用微量醋酸或氨水调pH值为7。加入1009乙酸乙酯(分析纯)进行溶解，制成浓度为0．03％有机硅溶液．烘干后的单晶硅片垂直插入该溶液中数秒，取出，于100。C烘15min，然后在180。C固化3rain(为防止聚醚基炭化，CGF于1600C固化3min)。再置于干燥器中平衡24h，进行性能测试。1．3性能测试水／有机硅膜的接触角用JC98A型接触角测量仪进行测定。纤维表面有机硅成膜性：用喷金后的聚酯／粘胶纤维织物在KYKYl000B型或Stereosc

7、art250MK3型扫描电镜(SEM)下观测拍照。有机硅膜的表面形态用NanoscopeB1A型原子力探针扫描电镜(AFM)观测，测试温度为26℃，空气相对湿度为66％。2结果与讨论柔软性产生的前提是纤维束内纤维容易相对滑动”J，所以柔软性与织物的动静摩擦系数有关”’8J。宏观上，动静摩擦系数越小，纤维表面光滑度越高，在外力作用下纤维越容易发生相对滑动，而整束纤维表现出的手感就越柔软。但纤维织物表面的摩擦系数与柔软剂的分子结构及其在纤维表面的成膜性、定向排列方式有直接关系。2．I聚硅氧烷成膜的表面化学基础及成膜性的SEM观

8、察聚有机硅氧烷分子间作用力小，固有表面张力低，在纤维表面铺展时，内聚功2(嘶小于它在纤维表面的粘附功}sp”，展布压P为一正值，因此聚硅氧烷在纤维表面铺展有其直接的推动力。P=岛一2af>0而从表面张力、表面能观点看，聚硅氧烷表面张力小，表面能低(可达到～2ea)”o；纤维的表面张力大、表面能高，如聚酯