含氟聚硅氧烷聚合物材料的合成及应用研究

论文摘要

近年来,经改性的聚二甲基硅氧烷柔软剂广泛应用于织物后整理工艺。主要的改性有机硅柔软剂有聚甲基含氢硅氧烷、聚甲基羟基硅氧烷以及含有环氧乙烷、聚醚和氨基等基团的改性有机硅。有机硅聚合物中的Si-O键键能比C-C键的键能高,Si-O键的结构具有明显的极性,内聚能密度低,表面张力小,能赋予材料优良的柔软性、耐热性、耐氧性、耐气候性能。氟硅聚合物是具有含氟烷基侧链的聚硅氧烷,其独特的分子结构赋予了氟硅聚合物优良的耐高低温性能、耐氧化性能和耐候性能等。由于氟原子很低的表面能,使含长链含氟侧基的硅油具有很低的表面活性。含氟聚硅氧烷作为一种新型的有机硅材料,综合了有机硅与有机氟化合物的优点,使得氟硅聚合物作为表面处理材料,具有非常独特的性能以及非常广阔的应用前景,成为材料领域的一个新的热点。有机硅氟材料的合成和应用是重要的研究方向之一。本课题以十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷与八甲基环四硅氧烷进行碱催化共聚反应,合成了两个系列的氟改性聚硅氧烷材料。一类是含氟单体与八甲基环四硅氧烷聚合的二元聚合物,另一类是通过改变含氟单体及烷基偶联剂与八甲基环四硅氧烷的配比合成了含氟和氨基的硅氧烷聚合物。分析了反应温度、反应时间、催化剂用量等因素对反应产物的影响,得到聚合物合成的工艺条件。通过IR、19FNMR对聚合物的结构进行了表征,并对氟硅氧烷聚合物的结构和表面性能进行讨论。结果表明,两个系列的氟改性聚硅氧烷材料均有较低的表面张力,在涤纶织物上,含氟和氨基的硅氧烷聚合物具有更好的疏水性。通过使用该聚合物对棉织物和涤纶织物进行整理,探讨了含氟聚硅氧烷的结构与其表面性能和增深效应的关系。并对织物的湿摩擦色牢度,耐洗色牢度进行比较。结果表明,整理后织物的表面张力明显下降;含氟聚硅氧烷对染色棉织物的色光无影响,对涤纶织物有一定的增深作用;对织物的湿摩擦色牢度和耐洗色牢度没有明显影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 聚硅氧烷的发展概况
• 1.2 含氟聚硅氧烷的性能
• 1.2.1 聚硅氧烷的结构与性能
• 1.2.2 含氟高聚物的性能特点
• 1.2.3 含氟聚硅氧烷的性能特点
• 1.3 含氟聚硅氧烷的制备
• 1.3.1 乳液聚合
• 1.3.2 溶液聚合
• 1.3.3 本体聚合
• 1.3.4 硅氢加成
• 1.4 含氟聚硅氧烷的应用
• 1.4.1 织物整理剂
• 1.4.2 涂料
• 1.4.3 脱膜剂
• 1.4.4 润滑剂
• 1.5 本课题的研究目的与意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验药品和材料
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验材料
• 2.2 实验仪器和设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 A系列含氟聚硅氧烷的制备
• 2.3.2 B系列含氟聚硅氧烷的制备
• 2.3.3 含氟聚硅氧烷的乳化
• 2.3.4 棉织物及涤纶织物的染色工艺
• 2.3.5 含氟聚硅氧烷的整理工艺
• 2.4 测试方法
• 2.4.1 含氟聚硅氧烷乳液表面张力的测定
• 2.4.2 含氟聚硅氧烷处理后织物的接触角测定
• 2.4.3 傅立叶红外（FTIR）测试
• 19FNMR)测试'>2.4.4 核磁共振(¹⁹FNMR)测试
• 2.4.5 含氟聚硅氧烷处理后织物手感的测定
• 2.4.6 染色织物的K/S值测试
• 2.4.7 染色织物湿摩擦色牢度及耐洗色牢度的测定
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 含氟聚硅氧烷的合成与表征
• 3.1.1 含氟聚硅氧烷的合成工艺研究
• 3.1.2 含氟聚硅氧烷的聚合及其表征
• 3.2 含氟聚硅氧烷A系列及B系列的应用研究
• 3.2.1 含氟聚硅氧烷的乳化
• 3.2.2 含氟聚硅氧烷的结构对织物颜色的影响
• 3.2.3 含氟聚硅氧烷处理对织物牢度性能的影响
• 3.2.4 含氟聚硅氧烷对织物手感的影响
• 3.3 含氟聚硅氧烷的结构与表面性能
• 3.3.1 含氟聚硅氧烷的结构
• 3.3.2 含氟聚硅氧烷的结构与乳液表面张力的关系
• 3.3.3 含氟聚硅氧烷的结构与处理后织物接触角的关系
• 第四章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间论文发表情况
• 致谢