有機硅類柔軟劑的特性及對織物整理風(fēng)格的影響
有機硅類柔軟劑的基本成分是各種各樣的線性聚硅氧烷,它們的分子量都不是很高,在常溫下為流動狀態(tài),所以通常又叫硅油。聚二甲基硅氧硅(DMPS)又叫甲基硅油,當(dāng)甲基硅油中的部分甲基被多種碳官能團(tuán)取代時,又叫改性硅油。按取代基的性質(zhì)改性硅油可分為反應(yīng)性改性硅油和非反應(yīng)性改性硅油。
有機硅類柔軟劑在國內(nèi)的生產(chǎn)和應(yīng)用可以說經(jīng)歷了四代:代是端羥基的高分子量聚硅氧烷乳液(羥乳),由八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)、水、乳化劑、催化劑等原材料在肯定條件下乳液聚合而成,如某助劑廠生產(chǎn)的硅油305;
第二代是聚醚改性硅油,由甲基含氫硅油和末端帶有不飽和鍵的聚乙二醇、聚丙二醇等聚醚進(jìn)行硅氫加成反應(yīng)制成。
第三代是帶活性基團(tuán)(氨基、環(huán)氧基)的聚硅氧烷乳液,聚合方法和羥乳基本相同,不同的是在原材料中加入了肯定量的硅烷偶聯(lián)劑。這些氨基、環(huán)氧基官能團(tuán)的引入,極大地改善了后整理后織物的柔軟性、平滑性、彈性以及后整理效果的耐久性,不足之處是在使用過程中有破乳、漂油現(xiàn)象。這類帶活性基團(tuán)的聚硅氧烷乳液由于使用離子型的表面活性劑,其乳液呈強陽離子或陰離子性,和其它助劑復(fù)配時選擇性較強,配伍性較差,如我公司滑爽硅油M-2等;第四代是以氨基硅油為代表的改性硅油,是目前市場上具代表性的有機硅柔軟劑品種,通常我們把氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷叫做標(biāo)準(zhǔn)氨基硅油,而把其它的氨取代基聚硅氧烷叫做改性氨基硅油。氨基硅油由于氨基極性強,和纖維表面的羥基、羧基等相互作用,和纖維形成特別牢固的取向、吸附,使纖維之間的摩擦系數(shù)下降,這意味著織物握在手中時,用很小的力就能使纖維之間開始滑動,以致感到柔軟。氨基硅油很簡單被適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┤榛煞€(wěn)定透明的微乳液。
第四代有機硅產(chǎn)品(氨基改性硅油)已成為含硅柔軟劑的主流,因此我們重點商量氨基硅油的結(jié)構(gòu)和織物性能的關(guān)系。
氨基硅油的特性
氨基硅油有四個重要參數(shù):氨值、粘度、反應(yīng)性和粒度。這四個參數(shù)基本反應(yīng)出氨基硅油的品質(zhì),并且會大大影響被處理織物的風(fēng)格。如手感、白度、色完以及硅油乳化的難易程度。
氨值
氨基硅油給予織物的各種性能如柔軟度、滑度、飽滿度大多是聚合物中氨基所帶來的。氨基含量可由氨值表示,它指的是中和1g氨基硅油所需的1當(dāng)量濃度的鹽酸的毫升數(shù)。因此,氨值直接和硅油中氨基含量的摩爾百分?jǐn)?shù)成正比。氨基含量越高,氨值就越高,后整理織物手感越柔軟、平滑,這是因為氨基官能團(tuán)的增加,使其對織物的親和力大大增加,形成更規(guī)整的分子排列,從而給予織物柔軟平滑的手感。
但是氨基中的生動氫易于氧化形成發(fā)色團(tuán),造成織物的泛黃或稍帶黃完。在同樣氨基的情況下,顯然隨著氨基含量(或氨值)的增加,氧化的幾率增加,泛黃嚴(yán)峻。
幾率增加,泛黃嚴(yán)峻。
隨著氨值的增加,氨基硅油分子的極性增加,從而為氨基硅油的乳化提供了有利的先決條件,可制成微乳液,而乳化劑的選擇和乳液中粒徑的大小和分布亦和氨值相關(guān)。
粘度
粘度和聚合物分子量及分子量分布有關(guān)。一般地說,粘度越大,氨基硅油的分子量越大,在織物表面的成膜性越好,手感越柔軟,平滑性越好,但其滲透性越差,特別對強捻緊密織物及細(xì)旦織物,氨基硅油難以滲入纖維內(nèi)部,影響織物性能,粘度過大還將使乳液穩(wěn)定性變差或難以制成微乳。一般不能只通過粘度來調(diào)整產(chǎn)品,往往通過氨值和粘度來平衡產(chǎn)品的性能。通常氨值低,就需粘度高,從而平衡織物的柔軟性能。
因此,滑爽的手感就需要高粘度的氨基改性硅油。然而在柔軟處理焙烘時,一些氨基硅油交聯(lián)成膜,從而增大分子量,因此,氨基硅油的初始分子量和終在織物上成膜的氨基硅油分子量不同。由此,同樣的氨基硅油在不同的工藝條件下整理,終產(chǎn)品的滑爽性可以有很大的差異。另一方面,低粘度的氨基硅油也可以通過加交聯(lián)劑或調(diào)整焙烘溫度來改善織物的手感。低粘度氨基硅油增加滲透性,再通過交聯(lián)劑和工藝優(yōu)化,則可綜合高、低粘度氨基硅油的優(yōu)點。一般氨基硅油的粘度范圍在150~5000厘泊。
但值得注意的是,氨基硅油分子量的分布對產(chǎn)品性能的影響可能更大。低分子量的滲入纖維內(nèi)部,而高分子量的分布于纖維外表面,使纖維內(nèi)外均被氨基硅油所包裹,從而給予織物柔軟和滑爽的感覺,但帶來的問題可能是分子量差異過大會影響微乳液的穩(wěn)定性。
反應(yīng)性
具有反應(yīng)性的氨基硅油,后整理時可以產(chǎn)生自交聯(lián),而交聯(lián)程度的提高,將增加織物的滑爽感、柔軟度和飽滿度,特別對彈性提高更為明顯。當(dāng)然,一般的氨基硅油當(dāng)采納交聯(lián)劑或增加焙烘條件時,同樣可以增加交聯(lián)度,因而也可以提高回彈。羥基或甲氨基端的氨基硅油,氨值越高,其交聯(lián)度好,則彈性也越好。
微乳液粒徑和乳液電荷性
氨基硅油乳液粒徑小,一般低于0.15μ,所以乳液完全是熱力學(xué)穩(wěn)定的分散狀態(tài),其貯存穩(wěn)定性,耐熱穩(wěn)定性和抗剪切穩(wěn)定性優(yōu)異,一般不會破乳。同時微小的粒徑使顆粒表面積增大,從而大大提高氨基硅油和織物的接觸幾率,表面吸附量增大且均勻性提高,滲透性提高,所以易形成連續(xù)膜,提高織物的柔軟、滑爽性和飽滿感,特別對細(xì)旦織物。但如果氨基硅油粒徑分布不勻,將大大影響乳液的穩(wěn)定性。
氨基硅油微乳液的電荷性取決于乳化劑。一般情況下陰離子型纖維吸附陽離子型氨基硅油簡單,從而提高處理效果。而吸附陰離子乳液則不易,對非離子型乳液的吸附量和均勻性優(yōu)于陰離子乳液。若纖維負(fù)電荷小,則對微乳液不同電荷性的影響則大為降低。因而化學(xué)纖維如滌綸吸附各種不同電荷性的微乳液及其均勻性均優(yōu)于棉纖維。
氨基硅油和不同性能對織物手感的影響
柔軟度
完管氨基硅油的特征是通過氨基官能團(tuán)和織物的結(jié)合而大大提高有機硅對織物的親合力及規(guī)整排列的方式,從而給予織物柔軟及平滑手感。但是實際后整理效果在很大程度上取決于氨基官能團(tuán)在氨基硅油中的本性、數(shù)量及分布。同時乳液配方及乳液平均粒徑大小也影響柔軟手感。如果上述影響因素能夠達(dá)到理想平衡,則織物后整理的柔軟風(fēng)格將達(dá)到佳,稱之為“超柔軟”。一般氨基硅油柔軟劑的氨值多在0.3~0.6之間,氨值越高,氨基官能團(tuán)在硅油中的分布越均勻,則織物手感越柔軟,但是當(dāng)氨值大于0.6以后,織物的柔軟手感并不明顯增加。此外,乳液粒徑越小,則越有利于乳液附集,對柔軟手感有益。
平滑手感
由于有機硅化合物的表面張力很小,因此氨基硅微乳液極易在纖維表面鋪展,形成良好的平滑手感。一般來說,氨值越小,氨基硅油分子量越大,則平滑性越好。此外,端氨基的硅油由于鏈節(jié)中的硅原子全部和甲基相連,可以形成特別整齊的定向排列,從而獲得優(yōu)異的平滑手感。
彈性(飽滿度)
氨基硅油柔軟劑帶給織物的彈性(飽滿度),因硅油的反應(yīng)性、粘度及氨值的不同而不同。一般來說,織物的彈性取決于織物在烘干定型時,氨基硅膜在織物表面的交聯(lián)情況。a.端羥基的氨基硅油其氨值高則飽滿度(彈性)越佳。b.側(cè)鏈引入羥基可以較大幅度調(diào)整織物的彈性。c.側(cè)鏈引入長鏈烷基也可獲得理想的彈性手感。d.選擇適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑,也可獲得理想的彈性效果。
白度
由于氨基官能團(tuán)非常的活性,在時間、加熱和紫外線的影響下氨基會被氧化,造成織物泛黃或稍帶黃完。氨基硅油對織物白度的影響,包含造成白色織物泛黃和有色織物色變,白度一直是氨基硅油后整理劑除手感外的重要考評指標(biāo)。通常氨基硅油中氨值越低,白度越好;但相應(yīng)地,氨值變小,則柔軟劑變差。為此需要選擇適當(dāng)氨值的硅油以達(dá)到理想手感。在低氨值的情況下,還可以通過改變氨基硅油的分子量,達(dá)到期望的柔軟手感。
氨基硅油的織物后整理風(fēng)格
一般來說,織物后整理對手感的要求可回納為柔軟、平滑、彈性(飽滿度)三個方面。我們已經(jīng)了解可以通過選擇不同的氨值,不同的端基以及操縱不同的分子量及分子量分布來合成粘度、氨值及反應(yīng)性有差異的氨基硅油。那么,選擇不同的氨基硅油及各種氨基硅油的組合,可以滿足各種纖維在柔軟、平滑和彈性方面的不同要求。
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