功能性硅蠟基聚硅氧烷的分子設(shè)計、合成及性能研究.pdf

1、硅蠟基聚硅氧烷黏度指數(shù)較高、可壓縮性較低、潤滑性好、疏水性強，對有機材料具有親和性，并對環(huán)境友好。但單官能硅蠟基聚硅氧烷性能常具有單一性，且用非離子類乳化劑難乳化成穩(wěn)定的乳液。為了改善硅蠟基改性硅油的乳化性及穩(wěn)定性，同時賦予其某些特殊性能如柔軟性、親水性、抗靜電性和自乳化性等，可在硅蠟基聚硅氧烷側(cè)鏈先引入反應(yīng)性基團如環(huán)氧基、羥基，再對其進行季銨化、胺解開環(huán)等改性，進而制得系列多功能硅蠟基聚硅氧烷，可改善硅蠟基聚硅氧烷的強疏水性和穩(wěn)定性，

2、拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域，賦予其廣闊的應(yīng)用前景。鑒于此，本文的研究內(nèi)容如下:
　　(1)硅蠟/環(huán)氧（聚）醚基聚硅氧烷的分子設(shè)計、合成及表征
　　以含氫硅油(PHMS)和不飽和烯烴單體甲基丙烯酸十八酯(SMA)、α-十六碳烯及烯丙基環(huán)氧（聚）醚化合物為原料，通過硅氫化反應(yīng)，成功合成了一類硅蠟/環(huán)氧（聚）醚基聚硅氧烷(WPESO)。研究了催化劑用量、原料配比、反應(yīng)溫度及反應(yīng)時間對PHMS中的Si-H鍵轉(zhuǎn)化率的影響，并根據(jù)合成條件的正交試

3、驗和單因素分析，確定出該反應(yīng)的最佳條件為:催化劑用量為反應(yīng)物質(zhì)量的0.004％，PHMS中Si-H鍵與不飽和烯烴單體中C=C的摩爾比為1∶1.05，反應(yīng)溫度為72℃，反應(yīng)時間為3h。
　　采用傅里葉紅外光譜(FTIR)和核磁共振氫譜(1H-NMR)對有關(guān)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進行了表征。以WPESO-1為例，用原子力顯微鏡(AFM)觀察了WPESO膜形貌。結(jié)果表明，WPESO具有預(yù)期分子結(jié)構(gòu)，在單晶硅基質(zhì)表面WPESO-1可定向排列形成凹凸不平

4、、非均一相結(jié)構(gòu)的粗糙硅膜，該硅膜表面上有大量或明或暗、高低不同的棒狀脂肪鏈凸起存在，且在1μm×1μm的掃描范圍內(nèi)，該膜表面的均方根粗糙度(Rq）達到了0.388nm。
　　(2)硅蠟/聚醚基聚硅氧烷季銨鹽(QWPESO)的合成及性能研究
　　以WPESO-3和N，N-二甲基十八胺鹽為原料，利用WPESO-3中的環(huán)氧基的反應(yīng)性，成功合成了硅蠟/聚醚基聚硅氧烷季銨鹽(QWPESO)。用FTIR和1H-NMR對其結(jié)構(gòu)進行了表征，

5、并以棉織物為應(yīng)用基質(zhì)，采用一浸一軋整理工藝，研究了長鏈α-烯烴與環(huán)氧基聚醚化合物的摩爾比、聚醚化合物鏈節(jié)相對分子質(zhì)量、乳液用量、固化溫度、固化時間對QWPESO應(yīng)用性能的影響。結(jié)果表明，當長鏈α-烯烴與環(huán)氧基聚醚化合物的摩爾比為7∶3，聚醚化合物鏈節(jié)相對分子質(zhì)量為300，乳液用量為20g/L，固化溫度為160℃，固化時間為30s時，經(jīng)QWPESO整理后棉織物的松軟性、回彈性、親水性及抗靜電性均得到顯著改善，且具有抑泛黃性，織物有硅蠟特有

6、的滑糯、蓬松手感，并用光學(xué)顯微鏡圖從微觀上證實了其蓬松性能。由于QWPESO側(cè)鏈中存在大量的聚醚季銨鹽基團，織物的接觸角CA從季銨化前的131.5°降為111.0°。
　　(3)硅蠟聚醚氨基或羧基聚硅氧烷的合成及性能研究
　　以WPESO為原料，用N-（β-氨乙基）-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(DL-602)或聚醚胺D230，對WPESO進行胺解開環(huán)反應(yīng)，先合成了硅蠟聚醚氨基聚硅氧烷(AWPESO)，再用馬來酸酐對其進行酯化

7、開環(huán)反應(yīng)，制得了硅蠟聚醚羧基聚硅氧烷(CAWPESO)，并用FTIR和1H-NMR對目標產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進行了表征。將AWPESO/CAWPESO與混合蠟等混合作為拋光劑產(chǎn)品的原料，在非離子類乳化劑作用下，成功地制備出乳膠粒帶正/負電的拋光劑產(chǎn)品AW-WE/CA-WE。以AW-WE為例，用Turbiscan穩(wěn)定性分析儀測試了其穩(wěn)定性，并以亞光和高光硬性表面為應(yīng)用基質(zhì)，研究了混合蠟質(zhì)量比、AWPESO的用量和氨值對AW-WE的上光性、光澤度耐久