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形貌可影响膜材料的表面性能及手感,并能揭示成膜作用机理,是近期聚硅氧烷领域的研究热点。功能性聚硅氧烷用于织物整理,能赋予织物舒适、特殊的手感。整理剂对纤维织物这种功能性修饰作用与其在纤维表面的成膜方式、膜形貌及其表面性能密切相关。本文即用扫描电子显微镜(SEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、原子力显微镜(AFM)、接触角测量仪等仪器对功能性聚硅氧烷整理剂N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-1)、ASO-1微乳液(AS-1)、侧链二苯甲酮基聚硅氧烷(PUVSi和PE-PUVSi)、羧烃基改性聚硅氧烷CAS-2、CAS-2与AS-1共混物和侧基环氧/聚醚改性聚硅氧烷CGF与AS-1共混物的组装膜形貌、性能及其与纤维相互作用机理进行了深入研究。
1、以N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-1)为原料制备了脱脂棉纤维表面、单晶硅基质表面、模拟纤维--再生纤维素和再生硝化棉表面的组装膜,用SEM、FE.SEM、AFM对其组装膜形貌进行了渐进、深入的研究。发现ASO-1卓越的柔软性源于其能在纤维表面以硅甲基朝外,Si-O偶极键及极性氨基指向纤维界面这一特殊的定向方式排列,得到了ASO-1定向排列方式模型和与纤维相互作用机理模型。对单晶硅表面ASO-1微乳液(AS-1)组装膜形貌研究发现乳化剂不仅参与了AS-1成膜过程,且能使组装膜变的粗糙,影响AS-1膜形貌存在差异的两个因素是乳化剂含量和受乳化剂含量影响的微乳液粒径。依据AS-1组装膜的形貌图和表面性能解释了不同乳化剂含量AS-1使用效果存在差异的原因。
2、以含氢硅油(PHMS)、4-(β-羟基-γ-烯丙氧)丙氧基-2-羟基二苯甲酮(MUV-0)、和烯丙基聚氧乙烯聚氧丙烯醚F<,6>为原料,采用对环境无污染的无溶剂法合成了适用于纺织品柔软、抗紫外线整理的二苯基酮衍生物侧基聚硅氧烷PUVSi和聚醚/二苯基酮衍生物侧基聚硅氧烷PE-PUVSi,并对其应用性能、组装膜形貌和性能进行了研究。结果表明随侧基4-(β-羟基-γ-烯丙氧)丙氧基-2-羟基二苯甲酮(基)含量的增加,经PUVSi和PE-PUVSi整理的织物抗紫外线性能均增强;当PE-PUVSi中UV基含量为19.29%时其柔软性能最好。膜形貌研究则发现由于侧基UV空间构型的不同PUVSi组装膜出现众多高低不同的纤细尖峰;而PE-PUVSi组装膜在存在纤细尖峰的同时还出现了归属于侧基PE的峰包状形貌。将PE-PUVSi组装膜在相对湿度为97%的环境中放置2.5h后,峰包状形貌消失,UV基产生的纤细尖峰也大量减少,说明环境中水分子能引起PE-PUVSi膜形貌发生塌陷和崩溃。
3、以CAS-2为原料在单晶硅表面和再生硝化棉纤维表面组装成膜,用AFM对组装膜的形貌进行研究,发现CAS-2拥有连续的丘陵状起伏形貌。通过对空气中、水中CAS-2组装膜形貌的研究得出以硅甲基朝外、Si-O偶极键指向电负性基质界面,羧烃基远离基质界面的排列方式是造成这一特殊形貌的原因,指出这一特殊的排列方式与CAS-2特有的滑中发涩的手感密切相关。在CAS-2组装膜形貌研究基础上对单晶硅基质表面CAS-2/AS-1共混组装膜形貌进行研究,发现空气中ASO-1/CAS-2膜呈疏密有致的窗棂状形貌,解释了造成这种形貌的原因是当ASO-1、CAS-2共处一体系时存在NH<,3><+>、-NH<,2><+>-与-COO-的静电作用。研究ASO-1/CAS-2组装膜与水分子的相互作用发现在97%的环境中放置2.5h后组装膜形貌弱化,而在水环境中该组装膜的形貌却得到了加强。对.AS-1/CAS-2微乳液组装膜形貌研究则发现以微乳液形式组装的ASO-1/CAS-2膜极为粗糙,在扫描高度为40nm条件下有不连续的岛屿形貌出现。
4、将AS-1和CGF以不同比例复配后用于纤维织物的整理,并制备了它们在单晶硅基质表面的共混组装膜,用SEM和AFM对其组装膜形貌和性能进行研究。发现AS-1/CGF复配型整理剂能使纤维织物柔软性和亲水性提高的原因是AS-1/CGF能形成表面存在聚醚链节或链段的光滑组装膜。研究还发现了增大环境湿度或延长吸收水分子时间,均能引起AS-1/CGF组装膜润湿性提高。