2結果與討論
由于本研究分兩步制備復合柔軟劑,故分別針對陽離子型有機硅乳液聚合的影響因素和復合柔軟劑的復配應用效果進行討論。
2.1乳液聚合的影響因素研究
2.1.1催化劑用量的影響
在相比為30%(質量分數,由通常有機硅柔軟劑的濃度要求而定,在以下的研究中相比均固定為30%),固定聚合溫度T=80℃,陽離子乳化劑濃度w1831=10%,非離子乳化劑濃度wOP-10=2%,變化不同的催化劑濃度進行聚合(除相比,以上所指濃度均為相對于單體的質量分數,下同),得到轉化率曲線見圖1。
從圖1發現,有機硅陽離子乳液聚合的轉化率曲線符合典型的D4本體可逆平衡聚合特征。這是由于在有機硅乳液聚合中,膠束成核與單體珠滴成核共存,整個乳液聚合類似于“懸浮”聚合所致[7,8]。由圖1可知,堿催化劑用量增加,聚合速率加快。但通過實驗發現,堿催化劑濃度達到3%時,反應平衡后,合成的聚硅氧烷已成一種橡膠狀的彈性體,不溶解于任何溶劑。這是由于聚合過程中,催化劑用量過大,除了環硅氧烷開環反應,還可能發生Si-C鍵被打斷而產生交聯的現象[2]。因此,綜合聚合速率及交聯情況,堿催化劑濃度取1%進行聚合比較合適。
2.1.2溫度的影響
固定催化劑濃度wKOH=1%,w1831=10%,wOP-10=2%,改變不同溫度進行聚合,得到轉化率曲線見圖2。由圖2可看出,溫度升高,聚合速率加快,這與一般反應規律相一致。而在不同溫度下聚合得到的平衡轉化率均在87%左右,這證明了Carmichael等提出的環硅氧烷開環聚合的反應熱可忽略不計,平衡轉化率純由熵的因素所決定結論的正確性[9]。
考慮到合成效率及控制的平穩性,聚合溫度取80℃為宜。
2.1.3乳化劑用量的影響
固定wKOH=1%,wOP-10=2%,T=80℃,變化1831的濃度進行反應,結果見表1;固定wKOH=1%,T=80℃,w1831=10%,變化OP-10的濃度進行反應,結果見表2。
從表1發現,1831用量不高時,反應達到終點的時間隨其用量的增加而迅速減少,乳液外觀也由乳白色變成泛藍乳白色,同時穩定性增加。但當1831的濃度達到10%時,其用量再增加,聚合速率、乳液外觀及穩定性均變化不大。這是由于陽離子有機硅乳液聚合中,真正起催化作用的是陽離子乳化劑1831與催化劑KOH反應生成的季銨堿[10],因此,在催化劑濃度固定不變的情況下,隨著1831濃度的增加,生成的季銨堿濃度也增加,但增加的程度逐漸變小,從而導致聚合反應速率的增加程度也逐漸變小。
另外,乳化劑濃度增加,乳膠粒數量增多,粒徑變小,乳液外觀逐漸泛藍,并趨于穩定?？紤]到1831在織物后整理過程中易引起色變現象,再結合表1中的聚合速率數據及乳液外觀穩定情況,聚合反應中1831濃度取10%為妥。從表2發現,加入適量的非離子乳化劑,與陽離子乳化劑形成協同效應,可增加乳液的穩定性,但對聚合速率卻有較大的阻滯影響[3]。因此,聚合中取wOP-10=2%較為合適。
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