圖2為乳化劑質量分數為5%,7%,9%,10%,14%時,乳液透光率與保溫時間的關系.表4為乳化劑質量分數與乳液粒徑的關系.從圖2和表4可以看出,乳化劑質量分數在5%、7%時,隨著保溫時間的延長,乳液透光率都在5%以下,乳液粒徑很大,分別為512.1,302.9nm.當乳化劑質量分數增加至9%,10%,14%時,隨著保溫時間的延長,乳液透光率逐漸增加至70%以上,到后期變化緩慢,乳液粒徑都在50nm以下.
圖3是乳化劑質量分數分別為9%,10%,14%時乳液粒徑分布圖,可以看出它們的形狀相同,并且隨著乳化劑質量分數的增加,乳液粒徑先增大后減小.因此,從成本方面考慮,乳化劑質量分數在9%是較佳的選擇.
圖4中,(a)、(b)分別是在質量分數9%的乳化劑下制得的乳液粒子放大15萬倍和25萬倍時的透射電鏡圖.可以看出,乳液粒子基本呈規則的球形,粒徑分布均勻,粒徑約為20nm,與光散射測試結果基本一致.
2.3 乳化劑配比的影響
從圖5可以看出,在1/3<m(CTAB)/m(AEO)<1時,初始階段乳液透光率很低,隨著保溫時間的延長,透光率緩慢增加;當1<m(CTAB)/m(AEO)<3時,初始階段乳液透光率較高(40%以上),隨著反應的進行,透光率逐漸增加,最終透光率可達到60%以上.
由表5的粒徑分析可知,當1/3<m(CTAB)/m(AEO)<2,即AEO質量分數相對較高時,粒徑都在50nm以下,乳液較穩定;而m(CTAB)/m(AEO)>2.5,即CTAB的質量分數相對較高時,粒徑增至100nm以上,乳液不穩定.一方面,陽離子型乳化劑在乳液聚合中起著提供反應界面的作用,能賦予乳膠粒子以正電荷,分散在水中帶正電荷的聚合物粒子通過吸引體系中的反離子產生保持乳膠穩定的雙電層;但當陽離子表面活性劑質量分數較大時,造成同一乳膠粒上離子之間的靜電斥力較大,因而減弱了乳化劑分子在乳膠粒上吸附的牢度.另一方面,吸附于乳膠粒表面的非離子型乳化劑,具有優良的乳化和增溶性能,能賦予乳膠粒子較高的立體穩定作用,兩者的協同作用可大大提高乳液穩定性.因此陽離子型乳化劑CTAB與非離子型乳化劑AEO的配比,在此反應體系中,應選擇在1/3~2之間.
2.4 預乳液剪切時間的影響表6顯示,預乳液未經剪切時,乳液粒徑為178.3nm,且分布較寬;而預乳液經剪切后,乳液粒徑只有26.9nm,且分布較窄.這主要是因為經剪切后的預乳液與未經剪切的預乳液相比,其單體會以更小的單體珠滴形式分散在水中,即得到更穩定的單體乳狀液[10],因此所得乳液中的聚合物顆粒直徑更小.表6還顯示,預乳液剪切時間對D4的轉化率基本沒有影響.
2.5 乳液穩定性試驗
通過穩定性試驗表明,所得乳液的離心穩定性,耐電解質穩定性好.室溫下儲存6個月,乳液穩定性保持不變.
2.6 應用測試結果
2.6.1 織物的懸垂性測試
懸垂系數是衡量織物柔軟效果的一個重要參數,懸垂系數越小,則織物的柔軟效果越好.從表7可以看出,對于棉布而言,經過柔軟預處理的布樣懸垂系數明顯小于空白布樣;但對于滌綸布而言,經過柔軟預處理的與未經過處理的布樣懸垂系數相差不大.這說明柔軟劑對棉布的懸垂效果影響較大,而對滌綸布的懸垂效果影響較小.
2.6.2 織物的抗彎剛度測試
抗彎剛度是衡量織物柔軟效果的重要參數之一,其中,抗彎剛度越大,則織物的柔軟效果越好.
從表8可以看出,對于棉布和滌綸布而言,經過柔軟劑處理的布樣的抗彎剛度都大于空白布樣,說明柔軟劑對這2種布樣的抗彎剛度都有較大的影響.
2.6.3 織物折皺回復性測試
織物折皺回復性采用急、緩彈性回復角表示,常用來測試織物的柔軟效果.其中,彈性回復角越大,織物的柔軟性越好.
從表9可以看出,對于處理與未處理過的棉布的急、緩彈性回復角都是相同的;而對于滌綸布而言,處理過的布樣的急、彈性回復角分別大于空白布樣.這說明柔軟劑對棉布的折皺回復性影響較小,而對滌綸布的影響較大.
2.6.4 織物親水性測試
從表10可知,對棉布和滌綸2種布樣,經過柔軟處理的布樣親水時間都長于空白布樣,這表明柔軟劑對這2種布樣的親水性都有較大的影響.
以上4個參數從不同角度分析了改性納米氨基硅油乳液對織物的應用效果,結果表明該乳液對布樣都有顯著的整理效果.
3 結 論
通過預乳液剪切技術,結合半連續乳液聚合法,選用陽離子型乳化劑(CTAB)和非離子型乳化劑(AEO-9,AEO-3)進行復配,制備得到透明、穩定、粒徑分布較窄且小于30nm的納米級氨基硅油乳液.穩定性試驗表明,所得乳液的離心穩定性、耐電解質穩定性好.室溫下儲存6個月,乳液穩定性不變.通過織物懸垂性、抗彎剛度及折皺回復性等應用測試,結果表明,制得的改性納米氨基硅油乳液對織物表現出良好的整理效果.
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