王 娟，宋秘釗,2，劉玉龍，王彥珍

(1.齊齊哈爾大學(xué) 輕工與紡織學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006； 2.齊齊哈爾大學(xué) 亞麻加工技術(shù)教育部工程研究中心，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

聚甲基氫硅氧烷因其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)，具有耐高低溫、耐輻射、無(wú)毒無(wú)害、生理惰性等優(yōu)良性能。被廣泛用于紡織、化工、電氣、醫(yī)療等行業(yè)[1-3]。在紡織行業(yè)大多被用作織物后整理劑，用作織物用柔軟整理劑時(shí)，常會(huì)對(duì)含氫硅油進(jìn)行改性，即在聚甲基氫硅氧烷長(zhǎng)鏈的端基或側(cè)鏈引入氨基、醚基、環(huán)氧基等活性基團(tuán)，合成多功能型柔軟劑[4-7]，使織物除具有良好的柔軟性之外，還具有吸濕性好、抗靜電、耐洗滌等其他特性[8]。

滌綸纖維因具有阻抗性好、耐腐蝕性強(qiáng)、速干性等一系列優(yōu)良特性現(xiàn)已成為合成纖維中產(chǎn)量最高、使用最廣的品種。但滌綸的親水性較差,其在加工和穿著過(guò)程中易產(chǎn)生靜電[9]。本文合成了一種聚醚改性含氫硅油柔軟劑，旨在使織物變得柔軟順滑的同時(shí)，還可以賦予其優(yōu)良的吸濕性，使織物具有一定的親水性和抗靜電性。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

材料：滌綸布(市售，裁剪為經(jīng)×緯30 cm×20 cm大小)。

試劑：含氫硅油(工業(yè)級(jí)，中藍(lán)晨光化工研究院);聚醚F-6(工業(yè)級(jí)，江蘇省海安石油化工廠)；氯鉑酸(分析純，沈陽(yáng)市科達(dá)試劑廠)；甲苯(分析純,杭州高晶精細(xì)化工有限公司)。

儀器：Z-1BC型真空干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司)； BS223S型電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司)；DF-Ⅱ型集熱式磁力加熱攪拌器(江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司)；氮?dú)鉁p壓器(寧波市鄞州五鄉(xiāng)飛宇儀表廠)；RE 52-86A型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海亞榮生化儀器廠)；SHZ-D型循環(huán)水式真空泵(鞏義市英峪予華儀器廠)； Spectrum 100型傅里葉紅外變換光譜儀(美國(guó)PE公司)；M271466型核磁共振儀(中西遠(yuǎn)大科技有限公司)。

1.2 聚醚改性硅油的制備

1.2.1 反應(yīng)原理

合成反應(yīng)以H2PtCl6為催化劑，按照硅氫加成反應(yīng)機(jī)制進(jìn)行，反應(yīng)結(jié)構(gòu)式如圖1所示。

圖1 反應(yīng)結(jié)構(gòu)式

1.2.2 合成過(guò)程

按配比準(zhǔn)確稱取聚甲基氫硅氧烷(PMHS)、甲苯、氯鉑酸-異丙醇溶液(催化劑)依次加入裝有球形冷凝管、N2通氣管、滴液漏斗的四口燒瓶中。開通N2待氣泡穩(wěn)定后，打開冷凝水，開始加熱攪拌。待溫度升到80 ℃后，緩慢滴加混有一定量甲苯的聚醚F-6，控制在1.0～1.5 h內(nèi)滴加完畢，然后繼續(xù)升溫至110 ℃，恒溫反應(yīng)8 h，然后減壓蒸餾除去甲苯。反應(yīng)過(guò)程中，定時(shí)取樣利用量氣法[10]測(cè)定反應(yīng)轉(zhuǎn)化率。

1.3 結(jié)構(gòu)表征與性能測(cè)試

1.3.1 化學(xué)結(jié)構(gòu)表征

將聚醚F-6和PMHS及合成產(chǎn)物聚醚改性硅油分別進(jìn)行紅外光譜(IR)測(cè)試，將合成的聚醚改性有機(jī)硅進(jìn)行核磁共振氫譜(1H-NMR)檢測(cè)分析，觀察反應(yīng)是否發(fā)生以及反應(yīng)程度。

1.3.2 表面形貌表征

將合成的聚醚改性有機(jī)硅應(yīng)用到滌綸織物上，對(duì)整理前后的滌綸織物試樣用H-7650型掃描電子顯微鏡分別進(jìn)行形貌表征，觀察纖維表面形貌的變化。

1.3.3 整理前后織物性能測(cè)試對(duì)比分析

對(duì)經(jīng)聚醚改性有機(jī)硅整理前后的滌綸織物分別進(jìn)行白度、斷裂強(qiáng)力、彎曲剛度等性能測(cè)試。

斷裂強(qiáng)力：在YG(B)026D-250型電子織物強(qiáng)力機(jī)上按照 GB/T 3917—2009《紡織品 織物撕破性能》 測(cè)試滌綸織物整理前后的斷裂強(qiáng)力。

白度：取同等大小的滌綸原布與經(jīng)聚醚改性有機(jī)硅整理后的滌綸織物各一塊并折疊4層，在 DSBD-1型白度儀上進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試4次，結(jié)果取平均值。

防污性：按照GB/T 30159.1—2013《紡織品 防污性能的檢測(cè)和評(píng)價(jià) 第1部分：耐沾污性》測(cè)試整理前后滌綸織物的防污性。

彎曲剛度：用YG821 L型織物風(fēng)格儀按照FZ/T 01054.4—1999 《織物風(fēng)格試驗(yàn)方法 彎曲性能試驗(yàn)方法》測(cè)試滌綸織物的彎曲剛度。彎曲剛度越小，織物越柔軟。

回潮率：先稱取試樣質(zhì)量,然后在一定溫度的烘箱中放置一定時(shí)間去除其中水分,再稱取試樣干燥后質(zhì)量,計(jì)算實(shí)際回潮率。

摩擦因數(shù)：按照FZ/T 01054—2012 《織物表面摩擦性能的試驗(yàn)方法》在MXD-01摩擦系數(shù)儀上測(cè)定織物整理前后的動(dòng)、靜摩擦因數(shù)。

柔軟性：通過(guò)主觀評(píng)價(jià)法來(lái)進(jìn)行測(cè)試，從1到5分為5個(gè)等級(jí)，1級(jí)最差，5級(jí)最好。請(qǐng)12個(gè)人對(duì)整理前后的滌綸織物分別進(jìn)行手感測(cè)試，評(píng)定柔軟性等級(jí)，去除最高值與最低值，取余下數(shù)據(jù)的平均值，作為滌綸織物的柔軟性等級(jí)。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交試驗(yàn)

表1 因素水平表

2.2 結(jié)構(gòu)表征

2.2.1 紅外光譜表征

2.2.2 核磁共振氫譜分析

合成產(chǎn)物的核磁共振氫譜圖見圖3，可以看出，在δ=4.70 處Si—H的化學(xué)位移基本消失，在δ=0.47處出現(xiàn)了—Si—CH2—中亞甲基質(zhì)子產(chǎn)生的化學(xué)位移，在δ=1.16處出現(xiàn)了聚醚鏈中PO—CH3的質(zhì)子峰,δ=1.60處為側(cè)鏈上與C相連的—CH2—質(zhì)子峰，δ=3.37～3.70處為聚醚鏈中—CH2—O—的質(zhì)子峰，δ=7.29處為溶劑 CDCl3產(chǎn)生的峰[12]。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果

圖2 原料及合成產(chǎn)物的IR圖

2.3 織物的SEM分析

經(jīng)聚醚改性有機(jī)硅處理前后的滌綸織物SEM圖見圖4，可以看出，未整理的滌綸織物表面較為粗糙，有雜質(zhì)，纖維之間的縫隙較大。聚醚改性有機(jī)硅在整理后的滌綸織物表面形成一層薄膜，使纖維變的平整光滑，減少了纖維之間的縫隙，使纖維與纖維之間的排列變得更加緊密。

圖3 合成產(chǎn)物的1H—NMR圖

圖4 織物的SEM圖(×2 000)

2.4 應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

將合成的聚醚改性有機(jī)硅整理劑在整理劑質(zhì)量濃度為50 g/L，溫度為60 ℃的情況下整理60 min，再通過(guò)二浸二軋，軋余率為80%。將180 ℃焙烘2 min的工藝應(yīng)用到滌綸織物上，測(cè)試整理前后滌綸織物各項(xiàng)性能的變化，結(jié)果如表3所示。

表3 整理前后滌綸織物的各性能測(cè)試結(jié)果

從表3可知，經(jīng)聚醚改性有機(jī)硅整理后的滌綸織物白度基本不變，斷裂強(qiáng)力由整理前的402 N變?yōu)檎砗蟮?88.5 N，斷裂伸長(zhǎng)率由3.85%變?yōu)?.65%。抗污性由1級(jí)增加到4級(jí)，柔軟性由2級(jí)變?yōu)?級(jí)，回潮率由0.39%增加到2.93%，彎曲剛性由2.01 cN/cm2減小到0.73 cN/cm2，摩擦因數(shù)由0.81變?yōu)?.285，均有明顯變化，使織物具有良好的抗污性、柔軟性和親水性?？商岣呖椢镌诜眠^(guò)程中的舒適性。

3 結(jié) 論

②利用IR、1H-NMR檢測(cè)手段表征，證明了反應(yīng)的順利進(jìn)行，聚醚鏈段成功接枝到聚甲基氫硅氧烷的側(cè)鏈上。

③將聚醚改性有機(jī)硅柔軟劑應(yīng)用到滌綸織物上，通過(guò)測(cè)定各項(xiàng)力學(xué)性能，以及SEM檢測(cè)分析，結(jié)果顯示，經(jīng)整理過(guò)的滌綸織物柔軟性可從2級(jí)提高到4級(jí)，回潮率從0.39%提高的2.93%。柔順性、親水性等性能均有改善。