柔軟劑發(fā)展概述

王莉莉，劉光偉，張玉林（廣東德美精細化工股份有限公司，廣東 佛山528322）

隨著社會發(fā)展，人們對織物手感要求的不斷提高，在紡織行業(yè)的染整加工中， 柔軟處理已成為提高產(chǎn)品質量和附加價值的重要工序。 對于天然纖維、棉型或中長化纖混紡織物、腈綸維綸纖維混紡織物，還有最近不斷開發(fā)的超細纖維，經(jīng)多次處理后手感都會變得粗糙，為了使其滑爽、柔軟，除了采用橡毯機械處理外，往往還用柔軟劑進行整理。 本文介紹了織物柔軟劑的作用機理及分類，并對柔軟劑的未來發(fā)展方向進行了探討。

一、柔軟整理的機理

作為一種表面活性劑， 每個柔軟劑分子都含有疏水基和親水基。 疏水烷基鏈一般由16～18 個碳原子構成，直鏈越多柔軟性越好，親水基按離子性分為陰離子、陽離子、非離子和兩性四種。柔軟劑和纖維間的作用機理可歸納如下：

1、界面吸附

織物整理液中加入柔軟劑后， 柔軟劑會在織物表面發(fā)生定向吸附，疏水基向外整齊排列，C-C 單鍵的自由旋轉使得整齊的疏水烷基鏈之間能夠互相滑動， 降低界面張力的同時減少了纖維的摩擦系數(shù)，使纖維之間或纖維與人體間的摩擦阻力減小，從而獲得蓬松、柔軟的手感。

2、化學結合

當柔軟劑分子中含有能和纖維分子中羥基反應的基團時，如羥甲基、環(huán)氧基、氨基、甲氧基等，柔軟劑和纖維分子間發(fā)生共價鍵合，提高織物表面柔軟性的同時也大大提高了耐洗性。

3、物理堆積

有些柔軟劑分子對纖維缺乏吸附和化學結合的性能， 但能在纖維表面靠物理作用堆積成一層透氣的連續(xù)性樹脂薄膜，降低界面張力的作用雖較小，但有減少纖維摩擦系數(shù)的作用，如一些非表面活性物質和聚乙烯乳液、硬脂酸和石蠟的乳液等。

二、柔軟劑的分類

柔軟劑一般為混合物，目前使用的柔軟劑大致分為四類：非表面活性劑類、表面活性劑類、反應型及高分子聚合物乳液型。

1、非表面活性劑類

早期，人們以天然油脂、石蠟、礦物油為原料，在乳化劑的作用下配制成乳液，用作紡織油劑和柔軟整理劑；后來，利用脂肪酸和胺類中和成穩(wěn)定的胺鹽， 這種具有肥皂性質的金屬鹽有良好的乳化性，能夠增進織物手感柔軟。 如三乙醇胺油酸皂用于毛紡織物的縮絨工藝，可制得手感柔軟、光澤度好的毛織物。

目前，該類柔軟劑使用最多的就是有機硅化合物。 硅油本身并不能做柔軟劑，還會在織物上產(chǎn)生油點或油斑，但在乳化劑作用下制成硅油乳液后就表現(xiàn)出很好的柔軟作用了。 其作用機理是有機硅樹脂的甲基定向排列和Si-O 鍵的自由旋轉，從而使界面張力降低。 有機硅化合物共經(jīng)歷了三個階段，分別為硅油乳液階段、有機硅羥乳階段以及在硅油結構基礎上導入氨基、羧基、聚醚基、環(huán)氧基等的改性有機硅階段，被整理織物具有很好的柔軟性、回彈性和懸垂性。 但價格相對較高，吸濕性不太理想，其乳狀液形態(tài)又無形增加了運輸費用。

2、表面活性劑類

目前市面上大部分柔軟劑都屬于此類， 表面活性劑類柔軟劑按離子性可分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性型柔軟劑四大類。 陰離子和非離子型柔軟劑主要用于纖維素纖維，陽離子型柔軟劑既適用于纖維素纖維，也適用于合成纖維，是應用較廣的一類。

2.1 陰離子型柔軟劑

陰離子型柔軟劑應用較早，如蓖麻油硫酸化物、脂肪酸硫酸化物、磺化琥珀酸酯等。 因離子性相克理論，帶負電荷的纖維表面不易吸附陰離子型柔軟劑，但使用過程中易清洗除去，所以有些品種適于作紡織油劑中的柔軟組分。 丁軍委等學者[1]曾用濃硫酸磺化蓖麻油酸，先制得磺化蓖麻油酸，再進行洗滌加堿中和得到蓖麻油磺酸鈉，其溶解性好，能使織物產(chǎn)生柔軟平滑效果，還可與肥皂合用。

2.2 陽離子型柔軟劑

陽離子型柔軟劑與纖維的結合能力強，耐洗滌，所整理織物手感滑爽豐滿，具有一定的抗靜電性，能改進織物的耐磨蝕度和扯裂強度，缺點是易泛黃，對熒光增白劑有抑制作用，不能和陰離子型表面活性劑復配使用，并對皮膚有一定刺激。 陽離子型柔軟劑主要有叔胺鹽和季銨鹽兩大類。

2.2.1 叔胺鹽類

叔胺鹽又稱假陽離子鹽，它的離子性隨介質PH 值的不同而不同，在酸性介質中呈弱陽離子性，在中性和堿性介質中呈非離子性。 因此叔胺鹽與纖維的結合力相對較差，洗滌過程中容易脫落。 但在織物后整理中，叔胺鹽類柔軟劑可與陰離子整理劑復配使用。

2.2.2 季銨鹽類

季銨鹽在任何介質中都呈陽離子性。 勿需高溫熱處理，施加較低量就可以獲得理想手感， 并能有效改善織物的耐磨性能和撕破強力。 縱觀季銨鹽發(fā)展史，首先是疏水鏈由單長碳烷基進展到雙長碳烷基， 織物柔軟性得到提高且在一定程度上改善了黃變現(xiàn)象；接著由脂肪酰胺代替脂肪基，進一步提高了柔軟劑的耐熱性；烷氧基的引入，使柔軟劑在水中穩(wěn)定分散性得到改善；以脂肪酸和多乙烯多胺環(huán)化成咪唑啉季銨鹽，應用于織物后，增強了抗靜電性和再潤濕性； 近幾年新開發(fā)的雙長鏈酯基季胺鹽由于其易生物降解性被美譽為綠色柔軟劑， 如硬脂酸三乙醇胺酯季銨鹽目前備受青睞，它是一種單、雙、三酯的混合物，其中雙酯季銨鹽的柔軟效果最好， 三酯則因空間位阻太大會影響產(chǎn)品水溶性。 姜貞貞[2]等學者合成的2，3-二（硬脂酰氧基）-丙基三甲基胺季銨鹽， 既環(huán)保又彌補了硬脂酸三乙醇胺酯季銨鹽中三酯的弊端。

2.3 非離子型柔軟劑

非離子型柔軟劑主要應用于纖維素纖維的后整理， 對合成纖維幾乎沒有作用。 雖然它們對纖維的吸附性較差，耐久性低，但與陰離子型或陽離子型柔軟劑相容性好， 適合與其他整理劑復配使用。目前以季戊四醇類和失水山梨醇類應用較多。李杰等[3]報道了季戊四醇四脂肪酸酯的合成和應用，得出不同原料和催化劑對產(chǎn)品性能的影響，由于季碳原子的特殊結構，使得β 位上沒有氫原子與羥基氧形成六原子的共振結構環(huán)， 酯結構很難被破壞，所以季戊四醇脂肪酸酯表現(xiàn)出很好的熱穩(wěn)定性，可應用于多種助劑領域；胡松霞[4]探討了十種催化劑對失水山梨醇單油酸酯合成的影響，并對山梨醇的醚化、與油酸的酯化工藝進行了研究，得出失水山梨醇單油酸酯合成的最佳工藝條件。

2.4 兩性型柔軟劑

兩性型柔軟劑一般是烷基胺內酯型結構， 它彌補了陽離子型柔軟劑的缺點，不泛黃、也不會抑制熒光增白劑等，對環(huán)境介質沒有要求，故常和陽離子型柔軟劑復配使用，但價格較貴。 常見的有氨基酸型、咪唑啉型和甜菜堿型。 徐亮[5]等介紹了氨基酸型兩性表面活性劑的多種合成方法，工藝條件成熟，產(chǎn)品溫和低毒、易生物降解，可廣泛應用于助劑和皮革行業(yè)中。

3、反應型柔軟劑

反應型柔軟劑是指在分子中含有能與纖維素纖維上羥基直接共價結合成酯鍵或醚鍵的柔軟劑，也稱為活性柔軟劑，耐洗耐磨性好。 使用過程中需經(jīng)一定條件的高溫烘焙處理以促進柔軟劑與纖維之間的化學反應。 性質比較活潑，盡量隨配隨用。 反應型柔軟劑可歸納為以下幾類：

3.1 酸酐類衍生物

由兩分子脂肪酸脫水生成的酸酐化合物， 和纖維上羥基反應生成酯鍵結合。

3.2 烯酮類衍生物

2.1 3組麻醉蘇醒時間比較 A組、B組、C組麻醉蘇醒的平均時間分別為(7.60±2.51)min、(7.75±2.50)min及(8.98±2.53)min。A、B兩組的麻醉蘇醒時間明顯短于C組(F=3.6300，P=0.029 5；tAB=-0.3775,PAB>0.05；tAC=3.4726,PAC<0.05；tBC=3.0951，PBC<0.05)。

一分子的脂肪酸本身脫水生成的烯酮化合物， 和纖維上羥基反應生成酯鍵結合，處理后織物具有耐久的柔軟和防水效果。

3.3 乙烯亞胺類衍生物

用此類化合物整理的織物柔軟效果及耐久性好， 廣泛應用于棉、麻、錦綸、羊毛、粘膠、絲綢及合成纖維等，可單獨使用或與樹脂整理劑合用，是柔軟劑中很重要的品種，但由于乙烯亞胺類化合物有一定的致癌性，其使用受到限制。

3.4 吡啶季銨鹽類衍生物

典型的吡啶季銨鹽類柔軟劑兼防水劑是硬脂酰胺亞甲基吡啶氯化物，其化學結構式如下：

分子中的活性基團能與纖維素分子上羥基或蛋白質上氨基發(fā)生化學鍵和，牢固固定在纖維分子上，具有持久防水性和柔軟性。

4、高分子聚合物乳液型

聚乙烯樹脂乳液也稱PE 乳液，是一種與樹脂整理劑配套使用的柔軟劑，可廣泛應用于各種棉、麻、纖維織物上，顯著的柔軟效果使其在國外備受青睞。 若將聚乙烯先氧化處理，在原分子結構上引入羧基，則能增加親水性及平滑效果。 氧化聚乙烯可根據(jù)需要使用不同類型乳化劑進行乳化， 陰離子型乳化容易但穩(wěn)定性不夠好，陽離子型平滑效果好但耐熱性差，非離子型乳化相對較難但產(chǎn)品穩(wěn)定性好且黃變低，可根據(jù)具體需要適當選擇。

4.2 聚酯系

聚酯樹脂一般由羧酸和二元醇酯化聚合而得，是聚酯-聚醚型嵌段共聚物。 不同羧酸和二元醇形成聚酯的性能也不同，可根據(jù)使用時的具體要求選取合適的羧酸。 在高溫下聚酯可與聚酯纖維形成共晶，經(jīng)處理過的聚酯纖維耐污、抗靜電、具有很好的柔軟性、回彈性、懸垂性和耐洗性。

4.3 聚氨酯

聚氨酯一般是預聚合型的水溶性樹脂， 以封端劑封閉的異氰酸基在加熱時會釋放出來，在纖維和紗線表面再生而樹脂化，形成薄膜，從而減少界面張力。 和氨基變性有機硅并用時，可獲得超柔軟又富有網(wǎng)彈性的手感。

三、柔軟劑的發(fā)展方向

為了人類和地球的和諧發(fā)展，開發(fā)健康、環(huán)保、耐久性、多效性的新型柔軟整理劑已成為當務之急。

1、開發(fā)環(huán)保型柔軟劑

《環(huán)境保護法》和ISO14000 的頒發(fā)和實施，環(huán)保問題的日益突出，迫使柔軟劑必須向著綠色化學的方向延伸。 首先要使用綠色原料，盡量采用無毒無害的可再生資源，如柔軟劑生產(chǎn)中常用的原料羥乙基乙二胺（AEEA），由于其對生殖系統(tǒng)和嬰兒有副作用，近來已被禁用，急需尋找一種環(huán)保型原料予以替代；在合成過程中，使用高效催化劑代替高熱能的損耗，在技術可行的情況下反應條件要盡量溫和；產(chǎn)品應易生物降解，對人體無傷害。 近年來新開發(fā)的硬脂酸三乙醇胺酯季銨鹽、 咪唑啉型季銨鹽及卵磷脂型季銨鹽，都是新一代環(huán)保型柔軟劑的代表。

2、開發(fā)復配技術

根據(jù)協(xié)同作用原理， 將兩種或兩種以上的織物整理劑進行復配，獲得比單組分性能更優(yōu)異的新型整理劑，這也是新型柔軟劑開發(fā)的方向之一。 如弱陽離子柔軟劑和陰離子粘合劑的復配、非離子和陽離子、陰離子整理劑的復配，按照客戶需要配制性能更優(yōu)、功能更多的新型整理劑。 目前市面上已有部分柔軟吸水、柔軟滑爽、柔軟回彈、超柔軟多功能整理劑的銷售。

3、開發(fā)耐久型柔軟劑

在健康環(huán)保的基礎上， 提高織物的耐洗性和柔軟持久性也成為當今紡織助劑行業(yè)間競爭的方向。 根據(jù)柔軟機理，可從柔軟劑分子結構上進行調整，如改變聚酯、聚醚的比例；在原柔軟劑結構基礎上引入另一種柔軟劑的功能基團等， 從而獲得高耐洗性的新型柔軟劑。

4、開發(fā)雙子表面活性劑

兩個傳統(tǒng)的表面活性劑分子通過特殊的連接基團， 以化學鍵方式連接成一種新型表面活性劑，即雙子表面活性劑[6]。 此方法可直觀化為化學鍵和型的復配技術。 雙子表面活性劑具有較高的表面活性、良好的協(xié)同效應、較好的生物相容性。 將柔軟劑分子和其他表面活性劑分子鍵連成雙子表面活性劑， 則可在提高柔軟效果的同時賦予織物其他特性。

5、微乳化技術

目前微乳化技術在有機硅柔軟劑中應用較多。 乳化后的柔軟劑在應用時自身不會發(fā)生交聯(lián)， 且有利于向纖維內的滲入和包裹，整理后的織物穩(wěn)定性高，白度好，柔軟效果明顯提高。 以此理論為基礎，將微乳化技術進行推廣，觸類旁通以得到高性能的柔軟劑。

[1] 丁軍委,周海棠,鞏慧慧等.蓖麻油磺酸鈉的制備[J].遼寧化工,2010,39(10)∶1014-1016.

[2]姜貞貞,李秋小,耿濤.雙酯柔軟劑2，3-二（硬脂酰氧基）-丙基三甲基胺季銨鹽的合成[J].精細化工,2010,27(1)∶80-88.

[3]李杰,白向革.季戊四醇四脂肪酸酯的合成工藝及應用研究[J].塑料助劑,2003,5∶21-24.

[4] 胡松霞. 失水山梨醇單油酸酯的合成及其乳化力的研究[碩士學位論文],南京,南京理工大學,2004.

[5]徐亮,郭義,楊建洲.氨基酸型兩性表面活性劑的合成及其在皮革工業(yè)中的應用[J].皮化材料,2006(4)∶33-36.

[6]耿向飛,胡星琪,羅麗娟.新型季銨鹽雙子表面活性劑12-PZ-12 的合成及性能研究[J].應用化工,2011,40(10)∶1771-1778.