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有机硅的类型和应用

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有机硅的类型和应用


背景及概述[1]

一种对黏合剂有排斥性质的聚合物材料,用于生产硅释放纸张和薄膜释放涂层。有机硅还可以用作油墨添加剂,帮助油墨流动,改善油墨的耐刮挠性。有机硅也可以用于一些压敏黏合剂中,能够承受极端的温度;也可以用作不干胶配方中的润滑剂,改善切纸机切纸性能,能够应用于切纸机刀刃的两侧,以防止黏合剂积聚。有机硅材料作为一类新型材料,具有耐高低温、耐候性、抗老化、电气绝缘、耐臭氧、憎水、难燃及生物惰性等优异性能,已广泛应用于航空航天、电子电气、建筑、环境、能源以及生物医疗等领域。到目前为止,有机硅合成方法主要包括直接合成法、硅氢加成法、水解缩合法、有机金属法等,这些方法虽然研究比较成熟且应用广泛,但有些方法也存在一些明显的缺点。如硅氢加成法通常需要贵金属铂催化剂,成本高,反应过程需要惰性气体保护,反应时间较长,产物选择性相对较差,产物中铂催化剂的残留影响材料在生物医学等领域的应用。并且,随着有机硅材料应用范围的扩大,传统的合成方法已难以满足对材料的结构和性能提出的许多新要求。得益于有机化学和高分子化学中方法学的快速发展,一些新型、高效的合成方法相继被用于有机硅合成。

类型、结构和功能[2]

用于纺织品加工的有机硅有非活性有机硅、活性有机硅和反应性有机硅。

1.线型非活性聚二甲基硅氧烷

聚二甲基硅氧烷(PDMS)乳液是最早引入纺织工业的产品,其结构为:

用PDMS处理纤维或织物,能赋予织物优良的柔软性和平滑性。甲基硅油中的甲基在纤维或织物表面定向排列,甲基间很大的空间能使每个硅原子与其连接的基团绕硅氧链自由回转360°,硅原子上的甲基绕着连接在其上的硅原子转动,几乎将硅氧链覆盖,非极性甲基使链间分子引力降低,使甲基硅氧烷分子呈螺

旋形或线圈形结构,整理的织物便具有柔软性。柔软和降低纺织品的摩擦系数虽属两个概念,但密切相关。降低纤维间的摩擦系数能获得柔软手感。同时柔软剂分布在纤维表面起着润滑作用,降低了纤维和织物间的动、静摩擦系数,织物或纤维产生了平滑柔软的手感。例如用0.5%的PDMS处理涤纶,可以将纤维间的摩擦系数降低为原来的1/10。

2.反应性聚硅氧烷

反应性聚硅氧烷是末端或骨架结构上为氢或羟基的聚甲基氢-(二甲基)硅氧烷和端羟基聚二甲基硅氧烷。氢官能团高聚物在水介质中用有机金属作催化剂,

可以在织物上交联成硅氧烷网络,赋予织物拒水性和良好的柔软性,耐久性也比非反应性硅氧烷好得多。具有硅烷醇(SiOH)的端羟基聚甲基硅氧烷高分子量乳液可作为弹性体整理剂。它赋予织物较高的防皱性、良的尺寸稳定性以及极好的手感,与硅烷偶合剂一起使用可以改善织物回弹性和耐久性。

3.氨基和酰胺基改性有机硅

氨基改性有机硅的结构式为:

具有聚二甲基硅氧烷的所有性质,能赋予织物更好的柔软性和光滑性。这是氨基与纺织基质材料范德华力或静电吸附的相互作用。在酸性条件下(pH4~6),硅氧烷呈阳离子性(—NH3+)而被织物强烈吸引,使柔软效果获得耐久性。氨基改性有机硅对织物的直接性还可通过在其末端结合活性硅烷醇基而加强。如需更大的耐久性,终端为硅烷醇封闭的氨基改性有机硅再进一步用含氢有机硅交联。氨基硅油柔软剂一般用量为0.25%~1%(对纤维重)。仲胺、叔胺氨基改性有机硅已应用于织物整理中,它们在织物上产生的泛黄较少。目前商品化氨基....


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