基于乳胶颗粒稳定的Pickering硅油乳液及其整理织物的性能

作     者：范奥运 

作者单位：浙江理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨雷

授予年度：2023年

学科分类：0821[工学-纺织科学与工程] 08[工学] 082103[工学-纺织化学与染整工程] 

主      题：硅油乳液 Pickering COD 稳定性 协同稳定 纰裂 

摘      要：硅油具有低表面能,优良的润滑性、热稳定性和疏水性,可用作织物后整理助剂,赋予整理后的织物柔软、蓬松、平滑等风格。在实际应用中,硅油往往需要预先制成“油/水(W/O)乳液使用。然而,作为平滑剂的高分子量氨基硅油乳液的稳定性较差,为了获得稳定乳液,硅油乳液中表面活性剂质量分数有时高达50%。高含量的表面活性剂不但增加了硅油乳液的生产成本,而且会降低硅油吸附织物的效率,导致整理剂性能降低,并伴随整理残液的化学需氧量(COD)高、污水处理负担加重等问题。因此开发新型和高效的硅油乳化体系至关重要。论文研究了一种基于表面活性剂协同丙烯酸乙基己酯共聚物(PEHA)乳胶颗粒的Pickering乳化体系。其中,PEHA颗粒以半连续乳液聚合技术制备;并考察了颗粒粒径、用量及表面亲水改性(HPEHA)和MMA共聚(HP(EHA-MMA))对乳液分散稳定性和液滴粒径的影响,进而将Pickering体系稳定的硅油乳液用于织物后整理,测试了整理残液的COD、整理织物的表面摩擦系数及纰裂性能,结果表明:(1)在半连续乳液聚合中,通过调控种子聚合时乳化剂浓度和滴加段的单体组成,获得了平均粒径介于90nm～180 nm间4种粒径的丙烯酸乙基己酯共聚物PEHA、表面亲水改性的丙烯酸乙基己酯共聚物(HPEHA),以及丙烯酸乙基己酯/甲基丙烯酸甲酯共聚物(HP(EHA-MMA)),且乳胶颗粒分散稳定;(2)将表面活性剂分别与PEHA、HPEHA及HP(EHA-MMA)三类Pickering颗粒组成协同稳定体系,通过静置和离心的方法,考察Pickering颗粒粒径、用量等对硅油乳液稳定性的影响,研究表明:相较于表面活性剂独自稳定的硅油乳液,“表面活性剂/PEHA协同稳定体系中,表面活性剂用量可降低60%;以此为基础,改以“表面活性剂/HPEHA体系后,Pickering颗粒的用量也可降低约80%;(3)将硅油乳液用于织物后整理,与表面活性剂独自稳定的体系相比,“表面活性剂/HPEHA协同稳定的Pickering乳液吸附织物的效率更高,硅油乳液10 g/L用量时,表面活性剂独自稳定的体系中整理残液中COD值为66000 mg/L,静、动摩擦系数为0.57、0.56,协同稳定体系中COD值为35600 mg/L,静、动摩擦系数为0.51、0.49。协同稳定的硅油乳液整理后的织物具有更低的表面摩擦系数和更高的滑度;(4)在对整理织物进行纰裂性能测试时发现,表面活性剂独自稳定体系整理织物后,织物易纰裂,经纬向纰裂值分别增大至5.25 mm、5.34 mm;而分别换以“表面活性剂/HP(EHA-MMA)和“表面活性剂/HPEHA协同稳定体系整理后,纰裂性能得到改性,前者整理样经纬向纰裂值分别降低至4.62 mm、4.85 mm,后者经纬向纰裂值分别降低至4.16 mm、4.34 mm。