（纺织化学与染整工程专业论文）亲水性聚醚改性氨基聚硅氧烷柔软剂的合成及应用[纺织化学与染整工程专业优秀论文].pdf

s y n t h e s i z ea n da p p h c a f i o no f n e w h y d r o p h i l i cp o l y e t h e r m o d i f i e da m i n o - p o b r s f l o x a n e ss o f t e n e r i nv a r i o u so fs o f t e n e r s ，o r g a n o - s i l o x a n es o f t e n e rw a sp r e v a l e n t l ya p p l i e dt os o f t t r e a t m e n to fd i f f e r e n tt e x t i l eb e c a u s eo fi t se x c e l l e n t l yp r o p e r t i e ss u c ha ss m o o t h n e s s s o f t n e s s ，m e m b r a n e s sa n ds oo n o r g a n o s i l o x a n es o f t e n e rc a l lr e n d e rc o t t o n ，h e m p ， s i l k ，w o o l ，t e r y l e n e ，n a l o n ，a n da c r y l o ns o f t ，s m o o t ha n df o o lh a n d l ea n dg l o s s i n e s s a p p e a r a n c e s e s p e c i a l l y , a m i n og r o u pp o l y s i l o x a n es o f t e n e rg e t sm o s tf a v o rb e c a u s e o fi t s “s u p e r s o f f h a n d l e b u ta m i n og r o u pp o l y s i l o x a n es o f t e n e ra l s oh a ss u c h d r a w b a c k sa sf o l l o w s ：a m i n og r o u pp o l y s i l o x a n es o f t e n e rh a sv e r yl o ws u r f a c e t e n s i o na n dg o o dw a t e rr e p e l l e n c yb e c a u s eo fi t sc o r k s c r e ws t r u c t u r ea n dm e t h y l o u t s i d e b u tt h i sk i n do fs n u c n l r er e s u l t si nt h ef a b r i ct h a tt r e a t e db yi ta r e h y d r o p h o b i ca n da i r t i g h t p e o p l et h o s e d r e s st h i sk i n do f c l o t h e sw i l lf e e lb r e a t h l e s s l y a n dg a s p r o o f i na d d i t i o nt o ，a m i n og r o u pp o l y s i l o x a n es o f t e n e ra r ea l ln e e da d d i n g s o m ee m u l s i f i c a t i o nt ob e c o m em i c r o e m u l s i o ni na p p l i c a t i o n ，m a n yp r o d u c t so f a m i n og r o u pp o l y s i l o x a n es o f t e n e r so f t e na p p e a rp h e n o m e n o no f e m u l s i o nb r e a k i n g a n df l o a t i n go i l i np r o c e s so f t r a n s p o r t a t i o na n da p p l i c a t i o nb e c a u s eo f b a ds t a b i l i t i e s o f e m u l s i o n f u r t h e r m o r e ，t h e s ef a b r i c sm a y b eo c c o u rc o l o rf a d eo f c h a n g ew h e nt h e e m u l s i o no fa m i n og r o u pp o l y s i l o x a n es o f t e n e rw a sa p p l i e do nd y e da n dp r i n t e d f a b r i cb e c a u s eo f d e n u d a t i o n o fe m u l s i f y i n ga g e n t i fw ei n t r o d u c e ds o m e h y d r o p h i l i cg r o u p - - t h ep o l y e t h e rg r o u pi n t ot h ec h a i no fa m i n og r o u pp o l y s i l o x a n e s o f t e n e r ，t h u sw a t e r s o l u b i l i t y o ft h ep r o d u c t , t h a ti s , w a t e r - s o l u b i l i t yo fp o l y e t h e r m o d i f i e da m i n op o l y s i l o x a n e ss o f t e n e rs h o u l db ei n c r e a s e da n d 廿l ef a b r i c s h y d r o p h i l i cs h o u l db ee n h a n c e dt o o ，s ot h ew e a l b e h a v i o ra n dc o m f o r to fw e a ro f t h e f a b r i cs h o u l db ee n h a n c e dt o o a n dt h ep o l y s i l o x a n es h o u l dd i s s o l v ei nw a t e rb y i t s e l fw h e nt h er a t i oo fp o l y e t h e rg r o u pt op o l y s i l o x a n eh e i g h t e n st oc e r t a i ne x t e n t a n dt h ee m u l s i l y i n ga g e n tn e e d n tt ob eu s e d s ot h ep h e n o m e n o no f e m u l s i o n b r e a k i n ga n df l o a t i n go i l w a sa v o i d e da n dd e n u d a t i o na n dc h a n g eo fc o l o rw e r e r e d u c e d s oa st h i s ，h y d r o p h i l i cp o l y e t h e rm o d i f i e da m i n o - p o l y s i l o x a n e ss o f t e n e r w a sp r e v a l e n t l ya t t e n dt oa n dh a v et a k e no ng o o dm a r k e to u t l o o k i nt h i sp a p e r , p o l y e t h e r - a m i n o s i l i c o n ew a ss y n t h e s i z e db yt h i sw a y ：f i r s t l y , a l k a l i n ec a t a l y s tw a sa p p l i e dt om a k ed 4a n ds i l a n ec o u p l i n ga g e n t st a k ep l a c eb u l k r i n g - o p e n i n gp o l y m e r i z a t i o ns oa st os y n t h e s i z ea p p r o p r i a t i v ea m i n og r o u ps i l i c o n e s o f t e n e r s e c o n d l y , p o l y e t h e r - e p o x ym o d i f i e da g e n t sw i t hh y d r o p h i l i cp r o p e r t yw e r e a d d e dt oi n t r o d u c e h y d r o p h i l i cg r o u p ，t h i ni s ，h y d r o p h i l i cp o l y e t h e r l i f i e d m o d i f i c a t i o n f i n a l l y , w a t e r - s o l u b l ea m i n os i l i c o n ew a ss y n t h e s i z e d t h r o u g hr e f e rt o al o to fd o c u m e n t sa n dd a t u ma n dc a r r yt h r o u g hl o t so fe x p e r i m e n t si n c l u d i n gs i n g l e e x p e r i m e n t sa n dc o n t r a s t i v ee x p e r i m e n t s ，t h ec o n d i t i o n so fb u l kp o l y m e r i z a t i o na n d e t h e r l i z a t i o n ( s u c ha sr e a c t i o nm e t h o d s ，t e m p e r a t u r e ，t i m e ，e a t a l y s t ，c o u p l i n ga g e n t s ， p r e s s u r ea n ds oo n ) w e r ec o n f i r m e d ，a n dt h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so ft h e p r o d u c tw e r et e s t e dt o o t h er e s u l t si n d i c a t e dt h a tt h i sp r o d u c ti ss t a b l e ，h y d r o p h i l i c a n dh a ss o f th a n d l e ，t h et i n c tf a b r i c sc a nb ed y e dr e p e a t e d l ya f t e ri tw a st r e a t e db y t h i ss o f t e n e ra n dt h ec o l o rc h a n g e so nf a b r i ca r ev e r yl i t t l e h u l i n g l i n g ( t e x t i l ec h e m i s t r y & e n g i n e e r i n go f d y e i n ga n df i n i s h i n g ) d i r e c t e db y p r o f e s s o rw a n gs h u - g e n k e yw o r d s ：p o l y e t h e r ，a m i n o ，o r g a n o s i l o x a n e ，s o f t e n e r , h y d r o p h i l i e 第一章绪论 1 绪论 1 1 引论 有机硅化合物及由其制得的有机硅材料，品种众多，性能优异，并已在工农业生 产、新兴技术、国防军工、医疗卫生以及人们的日常生活中获得广泛的应用。有机硅 产品业已成为化工新材料中发展最快的品种之。 由有机硅制成的织物柔软剂是纺织上应用广、性能好、效果突出的一类柔软剂。 其中氨基官能团聚有机硅氧烷是有机硅柔软剂中发展最快的产品之一。因其导致了纤 维的“内部柔软”，常被称为“高级柔软整理剂”、“柔软剂之王”。可广泛应用于各类 纺织品的柔软整理，它能够赋予织物独特的光滑性、柔软性、丰满性、挺爽性、悬垂 性等服用性能。并且经整理后的织物还具有良好耐洗性，深受人们的欢迎和喜爱【9 】【。 但它也存在亲水抗静电性不够，经其整理的织物穿着闷热、不舒适、高温易黄变等不 足。且应用于印染产品时，大量的乳化剂会使纺织品剥色，造成色光变化，印染品需 要重染时剥除硅油困难等明显缺点。如何保持氨基硅油的优点，再通过接枝改性赋予 氨基硅油足够的亲水性、抗静电性、高温抗黄变性等特性，不用或少用乳化剂，已成 为人们日益关注和努力研究的课题。 1 。2 有机硅柔软剂的结构与性能特点 1 2 1 结构特点 从结构上看，聚有机硅氧烷具有下列特点【3 】： 主链s 卜o s i 键为无机结构，侧链为有机基团，因而是一类典型的半无机半有机 高分子。 主链上s i o s i 键的键角( 么s i o s i ) 为1 3 0 。1 4 0 。s i 一0 键的键长为0 1 6 3 n m o 1 6 4 n m ，键能为3 6 7 8k j m 0 1 ，和同族碳氧化合物相比( 键角么c 0 c 为1 0 8 。，c o 键长为0 1 4 2 n m ，键能为3 5 7 4 k j m 0 1 ) ，聚硅氧烷主链具有大键角，长键长，高键能 的特点。 侧链c s i o 的键角为1 6 0 。，c s i 键长为0 1 8 8 n m ，因此侧链甲基绕s i 一0 键旋转 所需要的活化能低，只有8 k j m o l 。 聚硅氧烷主链s i o 键问偶极与偶极的相互作用，侧链s i c h 3 间的相互作用使聚 有机硅氧烷分子只能甲基朝外。硅氧键向内以某种n 螺旋结构存在，这种独特的结构 第2 誉”弱点啊隔 羹? 萎擎囊囊雾甏蠹薹辇鬻鍪霎黧蠢囊囊篓囊雾冀骢羹囊 用乳化剂咀尘吼爨薅捆趟飞名哮烟皑j 雌璀遗。墨童岿 渊丑滢j 峨硎器隳矮垂 斋羔雕蹦善；毒酚型卿群壁怠型箜囊豁到矧髓彗磊挫擘鑫葑智豸裂卧雏醐弱静甬；茜 娟桷酣i2 曩矬第銮酚裂也鱼厂嘻焙嶝法溉；群骂剧崭囊薷黠斐舔估荐凛巯旃j 静而 爱到蕲酬亭疣i 重，掣磊谣哗基霍嵩嗡禽攉毒茹酗幕黜矗淼嚣键菇，鬟磊样孽看析 摧蓑鞒翱苷苫曲籍葚爵鞋蔷雾謇罄；零滁罢昴矬第磊蔷型器磊；萎垡旦蛆堡签瑟趔 蕉，甄黧醛毫誊誊剿掣排小j 拍鼗拜陌雏葡蕾甜鬃蔷方暴亚氨二剐露受那撕擎基影剥 匪警型匕雕彭j 疆塑采欹性有更太改善糖彪一= 霸钓酶鼢篚褥椭鲥赫驺鸶；髓薹霎攀 垂至至羔芝一= 芝薹鏊；| | | 蠢整拦；霸辩稚驻钳诈鲐雕蕲彰争套菪亭m 硪 峁秘写霸墓j 萋j 葚羹薹鋈霪薹熏羹篓鋈攀垂蠢| 霆羹| | | 翼錾囊辇蒌霾薹 ：i 峪舞暖峨删强也增强罩涩暴瑁 ；! ； 魏疆趣籍触韭聪衅醵型强鞫酏黝，羁豁甜藕酯阁辩茹；翁菇饕班器州# 琵磷描弛 撼强i 稍融翼刊撼l 榭卯鹌傍豁t 斟l l 氨基稿油还能；到型矧甾岩烈 g ；鼢手# 巍酬；i l 艟明朗鲣叫搦觯郸骼捐鹣! ； 儡拌搽瑟型得珏坦割器； 翟辗陋嶂葛；豁鬻掣套蛰蔫嚣德增强湍灌镭溶佻型；各螽骤麓臀，卓主未锎；甜诣 诣酌翔静蕈转霸丽甬刚穗嘲莹扛画虱骤灌鞠洲潜幽悝嘘狸咧旧燮溱! 一差豁；辚渤潲 僻m 名菇臻涌桶强减掣筋警型鬻型兰裂i 琵蕊薯釜爱嚣般氍髓鹳= 改性有机硅柔软 荆环氢葚齑硅着航j 鞴髫鼬喃列辩授渊黼转i 析穗写禾 一l 羹4 蕤擎l 秦藕羹 囊。羹， 洚鬓i 参攀 j 薹至i 主 毫；i 兰至善。王j0 应 ，可以得到环氧改性有机硅柔软 剂，结构为：4 l r s i o l c 珏其中r为一c 、一o h ，r 为：拼岳吼 ii咀一 m呱 l啪l咀+瓯i 蛐i 瓯 呱i 蛐l 诅 。卜 x 第1 章绪论 一( c h ? ) 一h 一9 h 二一o e 毛2 一( 一g h ：一e h 2 c h 2 一 m e e t p r p h c h 2 c h 。c f 3 酸或碱均能催化环硅氧烷的开环聚合。当以碱做催化剂时，聚合反应机理如下 【3 9 1 ： ( 1 ) 引发阶段( 形成活性中心) 碱引发剂如四甲基氢氧化铵中的氢氧阳离子亲核进攻d 。中的硅原子，引发开 环，形成硅氧一金属离子对( 硅醇盐) ，成为链增长的活性中心，而开环形成的 h ( o m e 。s i ) 。o w + 也可成环，开环与成环构成平衡，但开环倾向大于解聚成环，故以开环 为主。反应式如下： m em e i 一s i o s i m e 6 6+ m b 盯 m e 一由一。一由一e l 】i 【e m o e 而e i 一s i o s i 一如 0o m e 一文一。一“擅e i 、 m e m e 、叫 矿专蛆( m e s i o ) ：s i m e 曲时 式中h o 瑚+ 代表引发剂。 ( 2 ) 链增长( 形成更大活性中心) h 0 ( m e 。s i o ) 3 s i m e 2 0 w + + ( m e 2 s i o ) 。一h o ( m e z s i 0 ) ，s i m e 。0 瑚+ h 0 ( m e 。s i o ) ，。s i m e 。o w + + ( m e 2 s i o ) 。- h o ( m e ：s i 0 ) 。s i m e 。0 瑚+ 生成的活性中心继续进攻单体d 4 ，打开硅氧键，不断链增长，即开环聚合。同时 活性中心也可“回咬”自身分子链而重新产生环体，直至正逆反应达到平衡，但以开 环增长为主。 ( 3 ) 交换重排反应 ；s i ( m e 。s i 0 ) 。o 瑚+ + i s i ( m e 。s i 0 ) 。o 瑚+ 口一s i ( m e 。s i o ) 。w + + i s i ( m e 。s i o ) ，o 瑚+ 活性中心同时也可进攻其他分子链上的硅氧键，弓l 起交换重排反应，在一般情况 下，重排不影响转化率。 常用的碱性催化剂有：碱金属( m ) 、氢氧化物( m o h ) 、碱金属醇盐( m o r ) 、硅醇 盐( z s i 0 m ) 、季铵碱( r 刖0 h ) 、季磷碱( 甩p o h ) 、硅醇季铵盐( ；s i 0 n r t ) 、硅醇季磷 盐( ；s i o p r 。) 及碱金属有机化合物( r m ) 等。其中碱金属氢氧化物的催化活性，依下 列顺序递减： c s o h r b 0 h k o h n a o h l i 0 h 在碱性催化体系中，硅氧烷相对反应活性大小按下列顺序排列： 第2 章实验理论部分 d 。 d t m d 。m m d m m m 2 3 2 氨基聚硅氧烷柔软剂的合成原理 氨基聚硅氧烷柔软剂的合成由氨基硅烷偶联剂x ，、x 2 的水解物和矾在碱性催化剂 作用下开环聚合、重排反应制得。即合成中始终伴随氨基偶联剂水解物与d 。的缩合反 应及d 。的自身聚合反应。反应式如下： c h 3 c h 3 n m e 2 s i o 4 + r i l l h o 一i o h+ m 2 h o 一i o h x l x 2 卜 h 0 一s i 一0 卜s 1 0 m e m e* 廿 制备过程中令其它条件固定而改变氨基硅单体与d 。的相对摩尔比，则可得结构相 同而氨值不同的硅油。 实验中采用了两种硅烷偶联剂，一种为x ，另一种为x 。两种硅烷偶联剂均为氨 基硅烷偶联剂，且均含有活泼氢原子，利用氢原子的活性可以与醚化改性剂反应，使 氮原子被封闭，从而使氨基不致因氧化变色而泛黄。因此合成出的氨基硅油处理到织 物上后，织物的自度、手感等性能均较佳。 2 3 3 硅烷偶联剂的作用机理 硅烷偶联剂是一类分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物。分子 式一般可用r 。s i x 。，表示。其中r 一为易与有机物反应的基团，如乙烯基以及含环氧基、 巯基、氨基等有机基；) ( _ 为可水解基团，如甲氧基、乙氧基、酰氧基、氯等，它们水 解后生成s i o h ，后者能与其它硅醇基进行缩合形成硅氧键【4 l 】【4 2 】。 硅烷的反应分为四个步骤。首先，与硅原予相连的三个不稳定基团x 发生水解， 接着缩合成低聚物，低聚物再与基材表面上的羟基形成氢键，最后在干燥和固化条件 下，与基材失水形成共价键。在界面处，硅烷中每一个硅原子与基材物形成一个硅氧 硅键( s i o s i ) ，余下的两个硅醇基与另外的偶联剂成键，或者成游离形式。可用下 列图式来表示硅烷与基材的反应【2 4 】： ho e em i m 一 ， 、卜_ 鲞_ 曳 第2 章实验理论部分 ( 6 ) 放置聚合物乳液在长期存放过程中 器底部形成浓缩层，致使乳胶粒间距离缩小 子的沉降速率可由下式确定： 乳胶粒予在重力作用下发生沉降，使容 部分颗粒越过势垒而失稳凝聚。乳胶粒 u = 2 r 2 ( p p 。) g 9n 式中，u 为沉降速率；r 为粒径；p 为粒子密度；p 。为介质密度；n 为介质粘 度。上式表明，乳胶粒径越大，乳液粘度越小，对乳液贮存过程的稳定性越不利。 24 2 乳化剂的作用理论【4 9 1 无论是对乳液制备还是对乳液的稳定，乳化剂都起着重要作用，主要表现在以下 几个方面： a 决定乳液类型乳化剂的种类决定了乳液的类型，乳化剂的h l b 值小于7 ，有利 于形成w o 型乳液，而高h l b 值有利于o w 型乳液的形成。 b 降低界面张力油水之间存在很大的界面张力，在水中加入乳化剂后，其亲油基 团伸向油相，亲水基团则留在水相。因为在油一水界面的油相一侧吸附着一层乳化剂亲 油端，所以将油一水界面变成亲油基团油界面而使界面张力降低。这使得制备乳液 所需的能量大大减少，通常可降低1 0 倍左右。在聚合物乳液的存放过程中，分散相被 分散成微小颗粒，极大的降低了体系的界面张力，使聚合物乳液处于较低能量状态， 变得比较稳定。 c 缔合形成刚性界面膜油水两相互不相溶，单凭搅拌是不能形成稳定的分散体系 的。当有乳化剂存在时，在搅拌的作用下，分散相被分散成许多小珠滴，珠滴表面会 吸附一层乳化剂，形成界面膜。界面膜，尤其是混合乳化剂形成的界面膜有一定的强 度，因此对液滴有保护作用，使液滴碰撞时不至于相互聚集在一起。若采用离子型乳 化剂，那么在液滴表面带有电荷，使液滴之间存在静电斥力，使液滴难以碰撞合并成 大珠滴，界面膜的弹性有效阻止了陈化和液珠的聚结，从而保持聚合体系的稳定。 d 增溶理论水溶液中乳化剂聚集形成胶束能使不溶或微溶于水的有机化合物的 溶度显著增加，这种现象称为增溶作用。乳化剂浓度越高，形成的胶束越多，能增溶 于胶束的微溶或不溶物也越多，即增溶作用越强。同时，胶束的存在为乳液聚合提供 了场所，形成的胶束越多，增溶作用越强，乳液聚合反应速率越快。 e 导致静电和位阻排斥效应离子型乳化剂在油水界面的吸附使o 脚型乳液的油 珠带电。在油水界面产生了双电层。双电层的排斥效应将有效的阻止油珠发生不可逆 絮凝。而不经过絮凝，聚结也不可能发生。当使用非离子乳化剂时，吸附膜产生的位 阻排斥效应是防止液珠聚结的主要因素。 f 增加界面粘度许多研究表明，乳液的稳定性与界面粘度成正相关性。当液珠聚 第2 章实验理论部分 几何填充模型成功地解释了助表面活性剂、电解质、油的性质及温度对界面的曲 率，进而对微乳液的类型或结构的影响。此外，几何填充系数与表面活性剂的h l b 之 间具有定量相关性。h l b 1 ，有利于形成w o 型乳状液，而高h l b 值( g 2 0 ) 相应于v 如1 。 r b o h k o h n a 0 h l i o h 显然，随着碱金属离子半径变大，其电正性变大，因而氧原子上的电子云密度也 愈大，此时作为电子给予体的能力也愈强，亦即碱性愈强，催化活性愈高。m o h 的催化 活性还与其在硅氧烷中的溶解温度及速度有关。例如，c s o h 在1 0 0 下即可溶于玑中， k o h 需在1 3 0 以上，n a o h 则在1 5 0 下还不溶，而l i 0 h 甚至在1 7 5 下保持1 6 h 也不 溶。故后两者很少直接用作硅氧烷开环聚合催化剂。k n h 。及k 。o 的催化活性比k o h 高， 但在硅氧烷中的溶解性稍差。由于k + 、c s + 硅醇盐开环聚合的催化活性接近或超过k o h 且易溶于硅氧烷中，故工业生产中广泛用作硅氧烷开环聚合催化剂。碱金属硅醇盐的 催化活性，通过加入少量螯合剂，如冠醚、大双环穴状配体、氧乙烯低聚物乃至二甲 基亚砜等均可进一步加强。 被称为暂时性催化剂的m e 4 n o h 及n b u 。p o h ，或它们的硅醇盐，其催化活性接近于 硅醇铯。比k o h 相应高1 5 0 倍及5 0 倍。在1 1 0 下即具有很高的催化活性，而在1 3 0 以上则可分解成惰性产物： 1 3 0 m e n o h m 龟n + c h 3 0 h 。- b 。拉。壬壬! ! ! 坚n - b 。业o + 。一c 4 h l on - b u 拉0 壬壬+ n - b u 乒o+ n q h m 在分解产物中，m e 3 n 、m e 0 h 及n c 。h 。为挥发性物质，在加热下可逸出反应体系。 n b u 。p o 为非挥发性物质，将保留在聚硅氧烷中，但它对硅氧烷的聚合反应及裂解均无 不良影响。 本实验根据设备最高温度只能达到1 4 0 的实际情况和后续反应综合考虑，采用 m e 。n o h 为催化剂。 第5 章实验结果与讨论 b 催化剂浓度对聚合反应的影响催化剂用量对氢基改性聚硅氧烷的摩尔质量影 响很大，催化剂用量大，摩尔质量就小，反之用量小，则摩尔质量大。本实验改变催 化剂浓度进行反应，在不同的催化剂浓度下，相同的温度和时间间隔内取样测粘度， 考察反应体系在不同的催化剂浓度下的粘度随时间的变化规律，结果见图l ： 从图1 可见，催化剂用量太少，难以达到目的粘度或达到目的粘度所需的时间太 长。催化剂用量太大，粘度增长速度太快，生产难以控制。综合考虑，本实验合适的 催化剂浓度为4 0 m g g ( 对d a ) 。 4 0 0 0 3 8 0 0 3 6 0 0 3 4 0 。 3 2 0 0 3 0 0 0 2 8 0 0 2 6 0 0 2 4 0 0 墓2 2 0 0 2 0 0 0 羹，s o o 1 6 0 0 1 4 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 0 0 时间h 图l1 0 5 下，不同催化剂用量时粘度随时间变化趋势 注：c 为催化剂浓度，单位：m g g ( 对d a ) 5 1 2 温度对聚合反应的影响 温度不仅影响反应速率，而且影响氨基聚硅氧烷柔软栽的相对分子量及相对分子 量分布。氨基聚硅氧烷柔软剂的合成是采用阴离子催化开环聚合反应，反应中采用的 催化剂不同，聚合温度也不同。本实验采用四甲基氢氧化铵作催化剂，催化剂用量4 0 第5 章实验结果与讨论 b 催化剂浓度对聚合反应的影响催化剂用量对氢基改性聚硅氧烷的摩尔质量影 响很大，催化剂用量大，摩尔质量就小，反之用量小，则摩尔质量大。本实验改变催 化剂浓度进行反应，在不同的催化剂浓度下，相同的温度和时间间隔内取样测粘度， 考察反应体系在不同的催化剂浓度下的粘度随时间的变化规律，结果见图l ： 从图1 可见，催化剂用量太少，难以达到目的粘度或达到目的粘度所需的时间太 长。催化剂用量太大，粘度增长速度太快，生产难以控制。综合考虑，本实验合适的 催化剂浓度为4 0 m g g ( 对d a ) 。 4 0 0 0 3 8 0 0 3 6 0 0 3 4 0 。 3 2 0 0 3 0 0 0 2 8 0 0 2 6 0 0 2 4 0 0 墓2 2 0 0 2 0 0 0 羹，s o o 1 6 0 0 1 4 0 0 1 2 0 0 1 0 0 0 8 0 0 6 0 0 4 0 0 2 0 0 0 时间h 图l1 0 5 下，不同催化剂用量时粘度随时间变化趋势 注：c 为催化剂浓度，单位：m g g ( 对d a ) 5 1 2 温度对聚合反应的影响 温度不仅影响反应速率，而且影响氨基聚硅氧烷柔软栽的相对分子量及相对分子 量分布。氨基聚硅氧烷柔软剂的合成是采用阴离子催化开环聚合反应，反应中采用的 催化剂不同，聚合温度也不同。本实验采用四甲基氢氧化铵作催化剂，催化剂用量4 0 第5 章实验结果与讨论 m g g ( 对矾) ，在不同的反应温度下，相同的时间问隔内取样，测粘度考察反应体系在 不同反应温度下的粘度随时间变化的规律。结果见下图2 。 ? 划 挺 01234567891 0 时间h 图2 不同温度下粘度随时间变化趋势 从图2 可见，温度太高，后续反应粘度变化很大，不利于反应的分子量控制；温 度太低，要达到反应所需的粘度需要很长时间，不利于工厂生产，在第一次中试时， 以1 0 0 1 0 5 进行开环聚合反应，结果反应物的粘度增长十分缓慢，达到所需粘度的 时间长达1 4 小时，再加上准各的时间和分解催化剂以及高温抽排低聚物的时间，整个 合成所花费的时间是1 8 小时左右，必须安排两个到三个班次进行生产，这样增加了生 产的成本，而且不利于产品的质量控制：第二次中试提高反应温度至1 0 5 1 l o ，聚 合反应缩短到8 小时左右，整个合成花费的时间也减少到1 2 小时，只需一个班次就可 以完成生产任务，提高了劳动生产率，也保证了生产过程中的质量控制。分析两次中 1 q 0 o