多功能基共改性聚甲基三氟丙基硅氧烷的合成表征与膜形貌

通过聚甲基三氟丙基含氢硅氧烷与端烯丙基聚氧乙烯醚、丙烯酸十八醇酯、烯丙基缩水甘油醚的硅氢化加成反应,制备了一种十八酯基/聚醚/环氧基共改性聚甲基三氟丙基硅氧烷(PSA-PFMS)。用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)等仪器分别对PSA-PFMS的结构、成膜形态及性能进行表征和研究。结果表明,在棉纤维和单晶硅表面,PSA-PFMS均可成膜。在单晶硅表面,可形成粗糙度大(2μm×2μm的扫描范围内,硅膜的均方粗糙度达1.197 nm)、呈微观相分离结构的疏水膜。该膜附着在纤维表面,能使处理后织物表面水的静态接触角达到129.2°。

棉纤维表面氨基硅的膜形貌及其定向排列方式

用场发射扫描电镜FE-SEM和光电子能谱仪XPS研究了天然棉纤维表面氨基硅——N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-1)的膜形貌及其定向排列成膜方式。结果发现,在观察尺寸WD≥200 nm的条件下,ASO-1在棉纤维表面形成的硅膜呈相对均匀的平滑形貌。XPS定量分析表明,在ASO-1处理后的棉纤维表面,大多数N原子被固定在硅膜与纤维的界面。这表明氨基硅在棉纤维表面的定向排列成膜方式为:硅甲基朝外伸向空气,Si—O偶极键及极性氨基指向纤维界面。

聚(二甲基硅氧烷-co-甲氧基十二烷基硅氧烷)在棉纤维及其模型表面的膜形貌及定向排列方式

用场发射扫描电镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、光电子能谱(XPS)等仪器研究了棉纤维以及再生纤维素表面聚(二甲基硅氧烷-co-甲氧基十二烷基硅氧烷)(DDPS)的膜形貌及其定向排列方式.结果发现,在天然棉纤维以及再生纤维素模型表面,DDPS均能形成宏观上平滑、而微观形态学实则非均一的疏水性硅膜,表明DDPS的定向排列成膜方式为疏水性硅甲基、硅十二烷基朝外伸向空气,硅氧偶极键指向基质界面.

基于再生纤维素基质组装的氨基硅膜形貌及其定向排列方式

用原子力显微镜AFM、光电子能谱仪XPS等研究了组装在再生纤维素基质(cel)表面的N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-1)的膜形貌、表面相化学组成及疏水性。结果发现,受基质表面不平整性的影响,组装在cel表面的氨基硅膜(ASO-1/cel),微观上会表现出一种类似于基质的粗糙形貌。而XPS分析和接触角测定结果表明,ASO-1/cel表面强烈疏水,在其表层明显存在由氨基硅ASO-1所产生的Si2p、C1s、N1s和O1sXPS峰。据此推测,ASO-1在cel表面的定向排列成膜方式为:硅甲基朝外伸向空气、Si-O偶极键以及极性氨基指向基质界面。

聚醚/二苯甲酮侧基聚硅氧烷的膜形貌及亲疏水行为

用原子力显微镜AFM等仪器研究了单晶硅表面聚醚(PE)/二苯甲酮衍生物(UV)侧基聚硅氧烷PE-PUVSi的膜形貌及亲、疏水特性,探讨了空气湿度对PE-PUVSi膜形貌及表面性能的影响。结果表明,在单晶硅表面PE-PUVSi形成的硅膜呈非均一、微观相分离结构,其中UV侧基以直立纤细尖峰态分布在聚硅氧烷膜表面,而亲水性PE侧基则卷曲堆积成峰包。将PE-PUVSi硅膜在相对湿度(RH)为97%的空气中放置2.5 h,PE-PUVSi膜表面因吸附水而亲水性增加,其原有的纤细尖峰消失,而且膜表面平均粗糙度降低。

羧基聚硅氧烷乳液的成膜形貌与应用

用透射电子显微镜(TEM)、纳米粒度仪、Zeta电位分析仪对透明状羧基聚硅氧烷乳液(CAS乳液)的粒径及其分布等物化性能进行测定,结果表明:CAS乳液的平均粒径为32.56 nm,Zeta电位为-28.35 mV.以棉纤维布样作载膜基质,使CAS乳液在基质表面固化成膜,再用扫描电镜(SEM)、接触角测定仪、电脑测控柔软度仪等对其成膜形貌、表面性能及应用进行研究.结果表明:CAS乳液具有良好的成膜性能,在棉纤维表面形成光滑平整的均一相薄膜,接触角为60.25°;经CAS乳液整理后织物的亲水性和白度较之未整理织物有所下降,柔软性能却显著提升,同时获得了独特的油润柔软手感.

十二烷基/羧基改性聚二甲基硅氧烷的合成、膜形貌及其应用性能研究

通过氨基硅烷、十二烷基硅烷与D4的聚合反应制得了中间体氨基/十二烷基改性聚二甲基硅氧烷(RASO),利用RA-SO与马来酐的开环反应制得一种新型织物整理剂羧基/十二烷基改性聚二甲基硅氧烷(RCAS),并对其结构及膜形貌进行了表征。结果表明RCAS形成微观形态学非均一结构的硅膜,其膜形貌主要由不清晰的连续相与竖直的尖峰构成,在1μm2的扫描范围内,RCAS所形成的硅膜的均方粗糙度为0.583 nm,远远大于ASO-1硅膜的均方粗糙度(0.072 nm)。RCAS整理前后织物柔软性有了明显改变,虽然织物的柔软性仍不及ASO-1所整理的织物,但是织物的吸湿性明显提高,而且有效抑制了氨基硅整理织物时所引起的热泛黄性。

氨基硅油和羧基硅油自组装超分子膜形貌及成膜性

以氨基硅油(ASO)和羧基硅油(CAS)为构筑基元,在乙酸乙酯溶液中自组装形成超分子聚集体ASO/CAS。以单晶硅和棉纤维织物作载膜基质,用原子力显微镜(AFM)、场发射扫描电镜(FESEM)和X射线光电子能谱(XPS)等对ASO/CAS的成膜性及膜形貌进行研究。结果表明,ASO/CAS在单晶硅上形成的膜微观形貌呈规则蜂巢状,膜不均匀,在2μm×2μm范围其均方根粗糙度为0.862 nm。和空白棉纤维织物相比,装有ASO/CAS膜的棉纤维表面条纹状沟壑明显减弱、针刺消失,纤维表面变得光滑。且自组装膜与水的接触角从处理前的0°上升到89.5°,使织物由亲水变为疏水。XPS分析表明,在ASO与CAS自组装形成ASO/CAS时确实存在静电相互作用。

长碳链烷基聚硅氧烷的成膜性与膜形貌

为了解功能性聚硅氧烷的柔软作用机理,用原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)等仪器研究了长碳链烷基聚硅氧烷的成膜性和膜形貌。结果表明,在纤维及其模拟基质单晶硅表面,长链烷基聚硅氧烷均可定向排列形成粗糙的疏水性硅膜,在2μm2扫描范围内,该硅膜的均方根粗糙度达到了0.199 nm。

长链羧基硅RCAS的合成及氨基硅/长链羧基硅超分子膜形貌

通过氨基硅烷、十二烷基硅烷与D4的共聚反应制备了中间体氨基/十二烷基改性聚二甲基硅氧烷(RASO),再用RASO与马来酸酐反应获得了长链羧基硅(RCAS),采用红外光谱(IR)、核磁共振(1H-NMR)对其结构进行表征,在乙酸乙酯溶剂中通过超分子组装获得了单晶硅表面的ASO/RCAS超分子膜,结合原子力显微镜(AFM)对膜的形貌进行了研究。结果表明,ASO/RCAS超分子膜形貌,完全不同于氨基硅N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO)和RCAS形成的硅膜的形貌,其表面针状或柱状的直立亮峰大大减少,长链烷基的倾斜弱化了表面规则有序的窗棂形貌。

熔体静电纺丝电场工艺参数对PET纤维膜形貌的影响

采用熔体静电纺丝工艺,以聚对苯二甲酸乙二酯(PET)为原料制备PET纤维膜,借助扫描电子显微镜、膜厚仪探讨主要电场工艺参数纺丝电压、接收距离、接收面积对PET纤维膜形貌与几何结构的影响。实验表明,在本实验条件下,将纺丝电压从24 k V提高至30 k V,可明显减小纤维直径,纤维直径从3.275μm减小为2.202μm,同时提高纺丝电压可增强PET纤维膜的中间凸起效应,PET纤维膜中心厚度增加近一倍;适中的接收距离(7 cm)有利于制备较细的纤维,增大接收距离(9 cm)有利于制备平整的PET纤维膜,PET纤维膜中心厚度仅为36.6μm;当接收面积为10 cm×10 cm时,可使PET纤维膜中心厚度达到1 123μm,PET纤维膜凸起效应明显,纤维直径因拉伸不充分而稍有变粗。

嵌段聚醚氨基硅PEA-b-PS的膜形貌及其表征与性能

以氨值为0.5587mmol/g、数均分子量(-Mn)为2.2×104的聚醚氨基-b-聚硅氧烷(PEA-b-PS)作成膜物质,以氧化单晶硅及棉纤维织物作载膜基质,用原子力显微镜(AFM)等研究了PEA-b-PS的膜形貌和应用性能。结果表明,在氧化单晶硅和棉纤维基质表面,PEA-b-PS均能成膜,宏观上看似平滑的PEA-b-PS膜微观形貌实则呈非均一结构,在PEA-b-PS表面有大量由亲水性聚醚氨基链节所产生的微凸存在。当PEA-b-PS包覆在纤维表面,它不仅能导致处理后棉纤维织物的弯曲刚度明显降低,而且能使织物的静态吸水时间缩短为3.4s。

反电荷氨基硅/羧基硅共混乳液的膜形貌与应用性能

以质量分数为25%的阳离子N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷微乳(ASE)和阴离子羧烃基聚硅氧烷微乳(CSE)为原料,经水相静电自组装、团聚形成反电荷ASE/CSE共混乳液。以单晶硅作载膜基质,采用静态浸渍法将ASE/CSE附着在基质表面使之成膜,然后用原子力显微镜(AFM)、电脑测控柔软度仪等仪器对ASE/CSE的成膜形貌及应用性能进行研究。结果表明,ASE/CSE具有良好的成膜性能,可在单晶硅基质表面成膜,与单组分硅乳成膜形貌明显不同。在单晶硅表面,ASE/CSE所成的复合硅膜表面很粗糙,平均厚度达12.45nm,存在众多岛屿。共混硅乳ASE/CSE整理棉织物的柔软性能较之空白织物明显提升,并赋予织物特殊的油滑手感。

乳化剂及其含量对氨基硅组装膜形貌的影响

通过原子力显微镜(AFM)研究乳化剂及其含量对N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基硅氧烷(ASO-1)组装膜形貌的影响。结果发现:乳化剂存在时,以微乳液形态组装的氨基硅膜形貌较基于溶剂乙酸乙酯中组装的氨基硅膜形貌粗糙,其原因是乳化剂分子参与了硅膜的形成,并能残留在硅膜表面。研究还发现,导致不同含量乳化剂微乳液组装膜形貌粗糙度不同的机制也不相同。只有控制乳化剂ASO-1的质量分数为40%时,可获得相对平整、光滑的疏水膜,该膜在2μm×2μm扫描范围内均方根粗糙度为0.124 nm,硅膜/水/空气的接触角θ为94.88°。

N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基聚二苯基硅氧烷的膜形貌及其XPS分析

利用八甲基环四硅氧烷D4与氨基硅烷以及二苯基二甲氧基硅烷等的聚合反应,合成了一种N-β-氨乙基-γ-氨丙基聚二甲基聚二苯基硅氧烷(PASO),用原子力显微镜AFM、光电子能谱XPS等仪器研究了PASO的成膜形态、表面相组成及膜的表面性能。结果表明,在单晶硅表面,PASO可形成略显粗糙的疏水性硅膜,在其表面有纤细尖峰存在。因此,在观察标尺为3 nm、扫描范围为2μm×2μm的条件下,PASO膜表面的均方根粗糙度达到了0.228 nm。

氨基聚硅氧烷乳液的膜形貌及在棉织物上的应用性能

采用脂肪醇聚氧乙烯醚复配物为乳化剂,制备了氨基聚硅氧烷乳液(ASE),利用原子力显微镜和接触角测量仪等研究了ASE在单晶硅基质表面的膜形貌、亲疏水性能及应用性能。结果表明,制备的ASE外观透明,pH=6.55,固含量24.8%,粒径0.025μm;ASE可在单晶硅基质表面成膜,该膜较粗糙,均方根粗糙度0.124 nm;水在ASE/单晶硅表面的接触角为97.5;°ASE/CSE(羧基聚硅氧烷乳液)整理织物较之空白织物柔软性能大大提升,当ASE和CSE等质量复配后整理织物,综合应用效果好。

聚醚氨基嵌段聚硅氧烷BPEAS的合成、成膜形貌与应用性能

利用环氧基聚醚封端的聚二甲基硅氧烷(α,-ωPESO)与二元醚胺的开环加成反应,合成了一种新型聚醚氨基嵌段的聚二甲基硅氧烷(BPEAS),采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)、场发射扫描电镜(FESEM)等手段研究了BPEAS的结构、在纤维表面的成膜形态及应用性能。结果表明,新合成的BPEAS具有有机硅良好的成膜性能,在放大倍数≤20000条件下,BPEAS在纤维表面形成亲水性硅树脂膜,能导致纤维表面的条纹状沟壑消失,并使处理后的纤维表面宏观上趋于光滑。另外,用BPEAS处理棉纤维织物,能使织物的弯曲刚度明显降低、折皱回复角增大,而织物的静态吸水时间仅有3.4s。

长链羧基聚硅氧烷的膜形貌、乳化及其应用性能

运用场发射扫描电镜(FESEM)及原子力显微镜(AFM)对十二烷基/羧基改性聚硅氧烷(RCAS)成膜形貌进行观测,测试结果表明,RCAS可在纤维表面形成均匀平整的有机硅膜,该膜使原有纤维表面沟壑、块状物消失;RCAS在单晶硅表面形成微观非均一相硅膜,表面粗糙,在扫描高度为5 nm、扫描范围为2μm×2μm条件下,可观察到膜表面存在许多竖直的尖峰。考察RCAS乳液及与氨基硅乳共混乳液在棉纤维织物上的应用性能,测试结果表明,织物经RCAS乳液及共混乳液整理后,柔软性能较之空白织物均提升;且随着RCAS乳液含量的增加,共混乳液整理织物的白度和亲水性提升,柔软性能下降。

全氟烷基/聚醚/环氧侧基聚硅氧烷的制备与膜形貌

通过聚甲基三氟丙基含氢硅氧烷与乙烯基全氟癸烯、端烯丙基聚醚、烯丙基缩水甘油醚的硅氢加成反应,制备了一种全氟烷基/聚醚/环氧侧基聚硅氧烷(PFEAS)。用红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)等仪器分别对产物的结构、成膜形态及性能进行了表征和研究。结果表明,在棉纤维及单晶硅表面,PFEAS均可形成一层疏水膜,微观分析该硅膜的粗糙度较大(在2μm×1μm的扫描范围内,硅膜的均方粗糙度为0.410 nm),呈相分离结构。经其处理的棉织物与水的接触角达134°、静态吸水时间超过4 h,易去污等级达5级。

亲水性聚醚/氨基硅烷乳液成膜形貌及应用

利用透射电子显微镜（TEM）、纳米粒度仪、扫描电镜（sEM）仪等仪器，对亲水性聚醚氨基硅（HPEAs）乳液的粒径及其分布、在纤维表面的成膜形态进行了表征．结果表明：亲水性聚醚氨基硅乳液的平均粒径为30nm，Zeta电位为＋25．5mv，其在纤维表面包裹有一层树脂膜，能导致纤维表面的条纹状沟壑消失，使纤维表面相对光滑．当硅乳用量为4-5g／L时，经整理的织物弯曲刚度明显降低，白度基本不变，静态吸水时间仅为2．16s，保持纤维原有的风格．