高穩(wěn)定改性親水硅油柔軟劑的制備及其應(yīng)用

湯金偉，馮俏君，劉 寬，劉龍?jiān)矗栊裥?/p>

（清遠(yuǎn)市宏圖助劑有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 511800）

傳統(tǒng)氨基改性硅油整理后的織物柔軟性良好,平滑，富有彈性，手感舒適且耐洗，但經(jīng)其整理的織物吸濕性差，穿著悶熱，服用性能大大降低，并且織物容易泛黃，在加工過(guò)程中發(fā)生粘輥、粘缸現(xiàn)象，不耐高剪切、相容性差,在儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用中出現(xiàn)“破乳漂油”現(xiàn)象。氨基改性聚醚硅油,又稱為三元共聚硅油，親水性好，吸濕性強(qiáng)，具有柔軟、抗靜電、潤(rùn)濕等多種功能，在織物柔軟與仿真整理等方面有廣泛應(yīng)用[1,3,4]。

隨著人民生活水平的不斷提高，面對(duì)國(guó)內(nèi)外紡織品市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，人民對(duì)功能性整理紡織物的要求不斷提高，親水性有機(jī)硅柔軟劑未來(lái)的應(yīng)用將會(huì)非常廣闊。

目前，市面上親水效果好的整理劑可以做到瞬間親水，但手感風(fēng)格一般，還不能達(dá)到高端織物對(duì)手感的需求，因此，需要找到親水和柔軟的平衡點(diǎn)。為滿足市場(chǎng)需求，公司擬對(duì)硅油結(jié)構(gòu)進(jìn)行有針對(duì)性改進(jìn)，并將其與改性前產(chǎn)品的應(yīng)用性能進(jìn)行對(duì)比，考察改性后對(duì)織物整理的親水性、手感、黃變和穩(wěn)定性等各項(xiàng)性能，以期獲得一款親水和手感性能較好的親水整理劑。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與材料

端含氫硅油（工業(yè)級(jí) 分子量6000自制[2]）；烯丙基環(huán)氧聚醚（工業(yè)級(jí) 高化學(xué)（上海）國(guó)際貿(mào)易有限公司）；異丙醇（AR天津市富宇精細(xì)化工有限公司）；聚醚胺（ED600工業(yè)級(jí) 美國(guó)亨斯曼有限公司）；改性聚醚胺（工業(yè)級(jí) 清遠(yuǎn)市宏圖助劑有限公司）；HAc（AR天津市富宇精細(xì)化工有限公司）；乳化劑（TO-3/TO-5/TO-9工業(yè)級(jí) 巴斯夫股份公司）；元明粉、NaOH（AR天津市大茂化學(xué)試劑有限公司）；去離子水（自制）；織物（棉針織、滌綸增白布 自制）。

1.2 儀器

JJ1000型數(shù)顯電子稱（美國(guó)雙杰（兄弟）集團(tuán)有限公司/常熟市雙杰測(cè)試儀器廠）；NDJ-1B型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)（上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司）；GZ120-S型數(shù)顯懸臂式攪拌器（江陰保利科研器械有限公司）；DRT-ZN型電熱套（鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司）；YMPO-01A型氣壓式軋車（萊州元茂儀器有限公司）；R-3型定型機(jī)（廣州市鴻靖實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司）。

1.3 硅油的制備

1.3.1 氨基聚醚硅油的制備 在兩組帶有攪拌棒、溫度計(jì)的250mL四口燒瓶中，分別將端含氫硅油100g、烯丙基環(huán)氧聚醚50g、異丙醇45g混合均勻后通N2升溫至75～80℃，加入2g預(yù)先配置濃度為1%的氯鉑酸-異丙醇溶液，在80～85℃保溫2～3h，得到端環(huán)氧聚醚硅油；向上述兩組硅油中其中一組加入聚醚胺15g，另一組加入改性聚醚胺15g，并在80～83℃反應(yīng)24h，最后減壓蒸餾脫出部分溶劑，得到微黃色黏稠透明液體，即氨基聚醚硅原油H。

1.3.2 氨基聚醚硅油的乳化 準(zhǔn)確稱取1.3.1中制備的氨基聚醚硅原油10g，加入HAc 0.1g，TO-3+TO-5+TO-9乳化劑2g，水20～40g乳化開稀[5]，過(guò)濾，即得無(wú)色帶藍(lán)光透明液親水硅油乳液，以下簡(jiǎn)稱“普通H”和“改性H”。

1.4 整理工藝

上述1.3.2硅油工作液用量：1%～4%。

工藝：浸軋（一浸一軋，軋余率65%～85%）→定型（活性黑、硫化黑均160～170℃，80s）→回潮（20～30min）→對(duì)親水效果、手感進(jìn)行評(píng)定。

1.5 性能測(cè)試

紅外測(cè)試 硅油分子選擇性吸收某些波長(zhǎng)的紅外線,而引起分子中振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)的躍遷，檢測(cè)紅外線被吸收的情況從而得到紅外吸收光譜；

親水性 采用靜態(tài)滴水法，在距離面料1cm的高度滴1D水，以水滴完全擴(kuò)散的時(shí)間判定親水性的差異[6,7]；

手感 采用實(shí)物手感評(píng)定法，布樣經(jīng)冷卻回潮整理，再由多位資深的手感評(píng)價(jià)專業(yè)人員從滑度、柔軟、蓬松度等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，將原布手感定為1分，手感評(píng)定最好為5分，取平均值；

黃變性 用浸軋法在滌綸漂白布或容易變色的織物上作柔軟處理，使用測(cè)色儀測(cè)定滌綸增白布柔軟處理前后的白度值；

穩(wěn)定性 在不同pH值、離子干擾等使用環(huán)境中放置24h，觀察溶液的狀態(tài)變化。

2 結(jié)果與討論

2.1 結(jié)構(gòu)與表征

圖1為改性H的紅外譜圖。

圖1 改性H的紅外譜圖Fig.1 FTIR spectrum of modified silicon oil H

由圖1可知，3300～3500cm-1處為N-H、O-H的面外彎曲振動(dòng)吸收峰,1600cm-1附近伴隨有N-H的面內(nèi)彎曲振動(dòng)吸收峰。聚醚基由聚氧乙烯和聚氧丙烯共聚而成,其中大量的亞甲基導(dǎo)致FTIR譜圖中歸屬于CH2的C-H面外彎曲振動(dòng)吸收峰（2880cm-1）峰強(qiáng)增高,甚至超過(guò)了CH3的C-H面外彎曲振動(dòng)吸收峰（2950cm-1）。另外,聚醚基中C-O的面外彎曲振動(dòng)峰（1100～1200cm-1）與聚硅氧烷特有的Si-O面外彎曲振動(dòng)吸收峰（1000～1100cm-1）部分重疊,形成雙肩峰,結(jié)合1340～1375cm-1處歸屬于CH（CH3）CH2的吸收峰,可作為氨基改性聚醚硅油譜圖有別于其它聚硅氧烷的明顯特征。

2.2 親水性評(píng)價(jià)

分別采用兩組硅油對(duì)滌綸、棉布料進(jìn)行親水整理，測(cè)定整理織物的親水性，結(jié)果見表1。

表1 織物整理后的親水性Tab.1 Hydrophilic property of fabric finishing

由表1可知，經(jīng)改性H處理后，滌綸、棉織物的親水性比未改性的普通產(chǎn)品處理的效果明顯好很多，表現(xiàn)出很好的親水能力。

2.3 手感評(píng)價(jià)

分別采用兩組硅油進(jìn)行柔軟整理，硅乳質(zhì)量濃度為10%，用量為40g·L-1，測(cè)定整理織物的手感，結(jié)果見表2。

表2 織物整理手感評(píng)價(jià)Tab.2 Feel of the treated fabrics

由表2可知，改性親水硅油在織物整理風(fēng)格上偏松軟，滑度、軟度比普通未改性硅油要稍差。這是由于聚醚在改性后，一定程度上提高了硅油的穩(wěn)定性和滲透力，但會(huì)使手感有所下降，低分子量使其風(fēng)格上松度突出。

2.4 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

分別采用兩組硅油在不同pH值、離子干擾等使用環(huán)境中放置24h，觀察溶液的狀態(tài)變化，結(jié)果見表3。

表3 環(huán)境穩(wěn)定性評(píng)價(jià)Tab.3 Environmental stability assessment

由表3可知，硅油H具有較好的耐酸、耐鹽和耐溫性能，經(jīng)過(guò)改性后的改性H使氨基分子的極性增加，更易與水分子形成氫鍵使得工作液內(nèi)部鍵能增大，耐候性能獲得顯著提升，特別是耐堿、耐陰離子等方面達(dá)到了較好的穩(wěn)定水平，在得到相對(duì)較好的親水手感效果提升的同時(shí)，可以接受更復(fù)雜的工作液環(huán)境。

3 結(jié)論

以端含氫硅油和烯丙基環(huán)氧聚醚為原料，氯鉑酸作催化劑在異丙醇中得到端環(huán)氧聚醚硅油。使用改性聚醚胺進(jìn)行胺化制得高穩(wěn)定改性親水硅油。經(jīng)過(guò)改性后的改性H與非改性普通硅油相比，表現(xiàn)出較好的耐堿、耐陰離子穩(wěn)定性，能賦予織物松軟手感，且具有優(yōu)異的親水性能，經(jīng)改性親水硅油整理后的滌綸、棉針織品，均能顯著增強(qiáng)織物吸濕/親水性能，手感松軟，且較明顯的表現(xiàn)出好的穩(wěn)定性。