1、毕业论文开题报告 应用化学 亲水型氨基硅油的制备 一、选题的背景和意义 有机硅柔软剂由于其主链为 -Si-O-，比 -C-O-链长，因而分子链更加柔软，具有优良的润滑柔软性能，在纺织后整理上得到了广泛的应用。其发展过程经历了以下三个阶段 。 早在 1940 年，美国的 Patnode 发表了用二甲基二氯硅烷处理纤维具有防水效果的专利报道。 1945 年，美国通用电气 (GE)公司的 Elliott 等用甲基硅醇钠在碱性水溶液中浸泡纤维，经加热使纤维具有良好的防水效果。 50 年代初，美国道康宁 (DowCorning)公司发现用含 Si-H 的含氢聚硅氧烷处理织物有很好的防水效果和良好的透气性
2、，但手感差且有机硅膜硬而脆、易脱落，后将其与聚二甲基硅氧烷 (PDMS)并用，不仅具有良好的防水效果，而且手感柔软。此后，尽管欧、美、日等世界各国有机硅产品发展很快，产品很多，但基本上都属于二甲基硅油的机械混合物，统称为硅油型产品，也即为第一代有机硅织物柔软剂，二甲基聚硅氧烷 (DMPS)是第一代 有机硅柔软剂的代表。 具有端羟基的高分子量的聚硅氧烷较早被认为是理想的织物柔软剂，为便于使用，一般将其制成乳液。 1959 年，美国 Dow Corning 公司的 Hyde 等首先申请了乳液聚合法直接生产羟基硅油的专利。直到 1969 年该公司的 Weyenbery 才发表了硅氧烷乳液聚合的研究报
3、告。 1972 年， Rocks 发表了用乳液聚合法羟基封端的聚硅氧烷乳液在织物整理上的应用报告。 1976 年，该公司公布了用乳液聚合法研制成功 DC-1111 羟基硅油乳液及其在织物柔软整理方面的应用报道。该羟基硅油乳液与机械混合乳液不同，它是阳离子型乳液，稳定性好、适应性强，能使织物耐洗牢度提高，从而向永久性柔软整理前进了一大步。随后相继开发出了应用于织 物整理的各种类型的羟基硅油乳液，这些均属于第二代有机硅织物柔软剂。 由于第二代有机硅柔软剂存在着功能单一，在使用中易破乳漂油等问题，国内外有机硅工作者竞相开发了第三代有机硅柔软剂，即改性有机硅柔软剂。这类产品是通过在硅氧烷侧链上引入氨基
4、、环氧基、聚醚、羟基等各种活性基团，大大提高织物的耐洗性、防缩性、亲水性等，并依靠不同的基团赋予织物不同的风格。目前，人们对有机硅柔软1 剂的研究主要集中在第三代有机硅产品上。 而聚醚改性硅油为线性硅油的侧链或主链连有聚醚链段，经其整理后的织物吸水性良好，抗静电性优异，克服了织 物穿着时易带静电、吸尘、闷热的缺点，但柔软性和滑感较差。为改善各自的不足，取长补短，研发既有良好柔软性，又具有亲水性的多功能柔软剂有着重要的实际意义。然而，若将两者机械地复配，又存在复配助剂整理效果难以持久的问题。所以，开发双官能基共改性硅油（又可称聚醚和氨基共改性硅油）就成为当前的研究热点之一。国内外对聚醚与氨基共改
5、性硅油的研究方法有很多，却基本都以接枝聚醚为主。 而且第三代有机硅产品有生产技术原因其造价比较贵。 本课题是把聚醚链段嵌于氨基硅油中，因为由于其价格低而将成为今后发展的主流。 由于聚醚氨基共改性 硅油由于其既含有疏水的甲基硅油链段又含有亲水的聚醚链段，可以作为很好的表面活性剂。除了在织物柔软与仿真整理中被广泛应用，另外在洗发香波、农药以及消泡剂等方面还被广泛应用。所以研究出一种新型的聚醚和氨基共改性硅油具有很高的研究意义。 二、研究目标与主要内容 （含论文提纲） 本课题研究的目标：通过对有机硅高分子合成工艺的摸索，合成出聚醚改性氨基硅油（聚醚嵌段有机硅油）。 主要内容： 1.摸索工艺，包括反应
6、温度、催化剂用量、真空度等。 2.确定合成方法，方法共有两种： 第一种方法是从有机硅单体和聚乙二醇开始；第二种方 法是从羟基硅油出发、引入聚乙二醇和氨基单体 。 3. 考察反应条件合成反应的影响；考察聚乙二醇的分子量、用量等对亲水型硅油柔软剂效果的影响 。 4.对最终产品进行结构表征（红外检测、高效液相色谱的检测），相对粘度的测定，表面张力的测定，以及整理织物的性能测试，包括柔软性、吸水性、白度、抗静电性的测试。 三、拟采取的研究方法、研究手段及技术路线、实验方案等 本文 在查阅大量文献的基础上，采用普通蒸馏装置及抽真空装置，通过反应条件、工艺的探究（主要是确定反应温度、反应时间、催化剂用量）
7、，在改变其他条件（包括2 聚醚含量 、硅油分子量、氨基比例、有机硅单体的量），主要采用正交实验的方法，最终研究出一种黏度适当、外观佳、使用性能优越的聚醚改性氨基硅油。本实验的反应方程为： C H 2 C H 2 O HOHn O Si O Si O HC H 3C H 3C H 3C H 3HnSi OC H 3C H 3OC H 3NH 2 C H 2 C H 2 N H C H 2 C H 2 C H 2K OH n n SiC H 2 O Si O SiC H 3C H 3C H 3C H 3SiO OCH 3CH 2 C H 2 C H 2 N H C H 2 C H 2 N H 2S
8、i OC H 3C H 3C H 3C H 3O C H 2H O Hn n或者 O S iOS iOS iC H 3H 3 CH 3 CH 3 C C H 3C H 3 + H O S i O S i O HC H3C H 3C H 3C H 3+ Si OC H 3C H 3OC H 3NH 2 C H 2 C H 2 N H C H 2 C H 2 C H 2K OH n n SiC H 2 O Si O SiC H 3C H 3C H 3C H 3SiO OCH 3CH 2 C H 2 C H 2 N H C H 2 C H 2 N H 2Si OC H 3C H 3C H 3C H
9、3O C H 2H O Hn n1实验条件的确定 因为羟基硅油的反应活泼性较高，在聚醚羟基及碱性催化剂的作用下，会使其断裂，此时反应温度对其影响较大，如控制不好，而导致交联，爬杆，或者溶液发混最终失败。所以前期我们采用程序升温的方法，观察反应情况，包括透明度，黏度的变化。可以通过透明度在确定最终反应得进程，从而确定反应温度。另外多少的真空度对反应液有一定的影响，如在反应早期就抽真空，由于硅油的断裂，生成 D3， D4，此时很容易被抽出，而造成大量的硅油损失。另外一开始就从有机硅单体开始反应的话，更加容易造成原料 D3、 D4 的损失。而在反应后期，如果不采用抽真空辅助，一方面反应很难向正方向进
10、行，另外方面如果最后 D3， D4 的存在会影响最终产品的使用性能，乳化不便等。所以什么时候抽真空，多少的真空度对反应具有一定的影响。另外催化剂用量的确定也是至关重要的。 2.改变聚醚含量、氨基含量 3 在确定聚醚种类、分子量的情况下，通过改变聚醚的含量，确定聚醚含量对黏度的影响，以及确定多少比例的聚醚，最终产品介于自乳与非自乳之间。在不能自乳 的情况下，探究采用哪种乳化剂可达到乳化成微乳液的效果。 4.分子量的控制 由于反应条件、反应原料的限制，最终产品的分子量可能不够理想，从而会导致其使用性能的降低，此时考虑哪种试剂可以在不影响其性能（或影响不大，可忽略）的基础上，充当扩链剂的作用来提高产
11、品的分子量，以达更好的使用性能。 5.结构表征 利用红外光谱仪（ IR）对本课题最终研究的产品进行结构表征，由于本产品为液体（ 粘稠样品） 采用 液膜法：在两个盐片之间滴加 1 2 滴未知样品，使之形成一层薄的液膜。样品制好后，用夹具轻轻夹住进行测定。 6.物理性质的测定 表面张力的测定：将聚醚改性氨基硅油 ASA-1，非离子型有机硅助剂 SIL-A，EO=10 的牛脂胺 TAE-3，各配成 0.1%的水溶液，用滴体积法测定产品的表面张力。 相对粘度的测定：黏度用 DNJ-7 型旋转式黏度计测定。 7.织物性能的测试 手感：用手触摸法评定。比较标准为：手感最佳者的柔软性等级规定为 5 级，未整
12、理织物的柔软性等级规定为 1 级，其他整理织物相对于这个标准评级。 吸水性测定：用滴水法测定即用标准滴管（ 25 滴 /ml）从距织物 2cm 高处向水平铺展的织物表面滴 1 滴水，静态下测定织物吸收完 1 滴 水所用的时间。 四、 参考文献 1 张济邦 .有机硅柔软剂的现状和发展方向 (一 )J:印染 .1996,22(6):36. 2 幸松民 ,王一璐 .有机硅合成工艺及产品应用 M.北京 :化学工业出社 ,2000. 3 陈荣圻 .氨基硅油存在问题及解决办法 J:印染助剂 .2002,19(2):1-5. 4 邢润庆 .亲水性氨基硅油的开发与应用 J:有机硅材料 .2001,(增刊 ):
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16、:47-52. 五、研究的整体方案与工作进度安排 （内容、步骤、时间） 进度安排： 序号 时间 内容 1 2010.11.22-2010.12.1 确定论文题目 2 2010.12.1-2010.12.15 下达任务书 3 2010.12.15-2010.12.25 查阅文献，开始实验准备 4 2010.12.25-2011.1.5 完成文献综述、外文翻译、开题 报告、同时进行实验 5 2010.12.25-2011.1.30 结束实验，需获得全部必须的实验数据 6 2011.2.1-2011.2.18 完成论文初稿 7 2011.2.19-2011.2.20 中期检查 8 2011.2.19
17、-2011.4.11 修改论文 9 2011.4.12-2011.4.20 论文定稿 六、研究的预期目标及主要特点及创新点 5 在查阅大量文献的基础上，通过反应条件、工艺的探索，在改变其他条件（包括聚醚类型、聚醚含量、硅油分子量、氨基比例），研究出一种黏度适当、外观佳、 使用性能优越的聚醚改性氨基硅油。 特点及创新点主要在于：舍弃昂贵的催化剂 氯铂酸，使用廉价的碱性催化剂 碱胶；本合成方法原理简单，为一般的平衡缩聚反应；采用有机硅单体或者硅油，产品多样化；所得产品乳化方便，乳化为均一透明；最终产品具有很好的使用性能，包括柔软性高，滑爽，亲水，抗静电；在产品在某些方面不佳的情况下，如黏度、分子量不高的情况，还可添加少量扩链剂，以提高分子量。这样反应的自控性交高。
