柔软剂作为纺织品后整理的关键助剂,通过吸附于纤维表面,改善织物手感,提升穿着舒适度。在众多柔软剂中,有机硅柔软剂凭借其卓越的性能和广泛的应用领域,成为市场上的佼佼者。本文将深入探讨有机硅柔软剂的分类及其性能特点。
有机硅柔软剂,主要由聚硅氧烷及其衍生物构成,以乳液或微乳液形式存在。这类柔软剂不仅能赋予织物柔软、平滑的手感,还能增强织物的光泽、耐磨性、弹性,并具备防污、防皱等特性。此外,有机硅柔软剂无毒环保,成本适中,因此在纺织、皮革、造纸等多个行业得到广泛应用。
有机硅柔软剂根据其化学成分和反应活性,可分为非活性、活性和改性三类。
非活性有机硅柔软剂,以二甲基硅油(DMPS)为代表,又称聚二甲基硅氧烷。这类柔软剂虽能赋予织物柔软性和耐热性,但由于其聚合度较低,无法交联,与纤维无化学反应,因此整理后的织物在手感、牢度和弹性方面表现不佳。非活性有机硅柔软剂需制成乳液后使用,以增加耐洗性。这类柔软剂被视为第一代有机硅柔软剂,如Dow Corning 36、37等。
活性有机硅柔软剂,通过在线型二甲基聚硅氧烷两端引入羟基(-OH),使其具有亲水性。这类柔软剂制成的乳液,即有机硅羟乳,可单独使用,也可与其他有机硅交联,在纤维上形成不溶于水的分子膜,从而赋予织物防水和耐洗性能。活性有机硅柔软剂作为第二代有机硅柔软剂,产品种类繁多,如Dow Corning 1111、瑞士Ciba Geigy的Ultratex FSA等。根据表面活性剂的不同,可分为阳离子、阴离子、非离子和复合离子型,可根据织物类型进行选择。
改性有机硅柔软剂,通过在有机硅分子链上引入其他活性基团,赋予织物特殊功能,如抗静电、抗油污和亲水性等。这类柔软剂不仅能改善织物性能,还能使化纤织物具备天然织物的优点,成为具有特殊功能的第三代有机硅柔软整理剂。改性有机硅柔软剂的应用范围更广,适用于各类高档织物整理。
70年代后期,改性有机硅柔软剂逐渐崭露头角,并在织物后整理领域得到广泛应用。至今,国内外学者仍在不断研究和开发新型改性有机硅柔软剂,以满足市场对纺织品更高性能的需求。
氨基改性有机硅柔软剂通过在硅氧烷侧链或端基引入氨基,显著提升织物的弹性、耐洗性和机械性能。这种柔软剂赋予织物柔软、滑爽、丰满的手感,同时具有一定的抗皱和防缩效果。然而,氨基改性有机硅柔软剂在受热或紫外线照射下易泛黄,因此不适用于浅色织物。当前,研究者们正在通过环氧化、酰胺化或仲胺基化等方法对其进行改进,以提高其稳定性和适用性。
环氧改性有机硅柔软剂利用环氧基的高活性,与纤维表面的羟基、氨基等基团进行交联反应,形成稳定的化学键。这种柔软剂处理的织物具有良好的耐久性和柔软性,但滑爽性和吸水性有待提升。通过接枝强吸水基团,可以改善其吸水性,拓宽其应用领域。
聚醚改性有机硅柔软剂通过引入水溶性的不饱和聚醚,使疏水性的有机硅变为亲水性有机硅。这种柔软剂赋予织物良好的防沾污和抗静电性能,同时具有良好的生物相容性和低玻璃化温度。聚醚-环氧混合改性有机硅则兼具了两者的优点,成为综合性能优异的多功能整理剂。
· 羧基改性有机硅柔软剂:具有化学反应性和极性,能与纤维良好结合,改善化纤的抗静电性和吸湿性。
· 巯基改性有机硅柔软剂:赋予羊毛耐久的防缩性和润滑性。
· 醇改性有机硅柔软剂:改善织物的染色性、耐热性和耐水性。
· 酯基改性有机硅柔软剂:使织物手感柔软滑爽、弹性好,适用于化纤及其混纺织物的柔软整理。
1、发展历史
早期发展
五十年代,我国助剂行业还处于萌芽阶段,印染厂所使用的柔软剂主要包括磺化油、丝光膏和乳化液蜡等。丝光膏由硬脂酸和纯碱等配制而成,虽有一定柔软效果,但不耐钙镁离子,易生成钙皂,导致织物板结。为解决这一问题,印染厂开始加入表面活性剂,并将纯碱替换为氨水或乙醇胺、三乙醇胺等。
1958年,上海助剂厂作为我国首个专业助剂厂成立,其生产的第一个柔软剂101由液蜡、碑脂酸、平平加0等乳化而成,形似雪花膏,深受用户欢迎。随着上海合成洗涤剂二厂等成功试制环氧乙烷,我国开始自主生产非离子表面活性剂,为助剂行业的崛起奠定了基础。
六十年代发展
六十年代,我国印染行业引进了Caranine HC39和Prlmenit VS等进口柔软剂,这些柔软剂在纺织品上表现出色。上海迅速组织力量进行科研试制,成功投产了IS、Sapamin CH、柔软剂sG等国产柔软剂。其中,HC39为阳离子型,由十八叔胺和硬脂酸、石蜡等乳化而成;VS为非离子型,由十八异氰酸酯和乙烯亚胺反应后砂磨而成。
七十年代发展
七十年代,上海毛纺行业引进了Persoftel WKF柔软剂,用于腈纶纤维,不仅手感好,还具有抗静电效果。在此基础上,上海研制成功了柔软剂ES,适用于腈纶及毛腈、毛涤混纺。同时,由于发现乙烯亚胺致癌,柔软剂VS对工人皮肤有毒害,我国开始研发取代柔软剂VS的新产品,如EST、AEC、SCM等。
此外,七十年代末,为解决大量生产的确凉夫绸的漂油问题,上海组织了以D4为原料的第二代有机硅乳液聚合羟乳硅油的开发,定名为柔软剂SD。虽然应用性能优于进口产品,但漂油问题未得到根本解决。
八十年代发展
八十年代,改革开放后,我国助剂行业与国外企业的合作日益增多。上海助剂厂与汽巴嘉基合作生产了Ultratex FSA柔软剂,深受印染行业好评。合作结束后,上海助剂厂自主开发成功了柔软剂SR,性能与FSA相仿。同时,第二代乳液聚合刚离子羟乳柔软剂SD投产,并在此基础上复配了柔软剂SS。
此外,四川晨光化工研究院在有机硅乳液聚合柔剂开发中取得了显著成果,成功研制出第一个亲水型有机硅柔软剂CGF和第一个氨基硅油微乳型柔软剂。
九十年代发展
九十年代,脂肪族柔软剂开始发展成固体片状,简称软片。这种新型柔软剂包装简单、体积小、运输便捷,且使用时无需清洗空桶,节省了水资源,减少了污水排放,大大降低了印染厂的使用成本。同时,有机硅柔软剂也进入了第三代D4硅油与偶联剂本体聚合生产氨基硅油的发展时期,生产出具有不同性能的产品,满足市场需求。
2、总结与建议
我国有机硅柔软剂的研究和开发已取得了显著发展,但与国外相比,产品种类相对较少、档次较低,部分高档产品仍需进口。因此,加大有机硅整理剂的研究、开发和应用力度,提高我国纺织产品的竞争力显得尤为重要。
提高生产改性技术
加强对有机硅单体的生产和改性技术的研究,提高产品质量和多功能化水平,以满足市场需求。同时,继续研发乳化和微乳化技术,提升产品的稳定性和应用性能。
复配技术
对具有不同性能的柔软剂或表面活性剂进行复配,利用协同作用制成新品种,以获得性能更好、功能更多的柔软剂产品。这种复配技术有助于提升产品的综合性能,满足更广泛的市场需求。
环保要求提高
随着国内外市场对生态纺织品和环境保护要求的提高,应开发无甲醛、生物降解性能良好的柔软剂产品。在原有柔软剂结构上引入另一种柔软剂的功能基团,从而得到高性能的新型柔软剂。这不仅有助于提升产品的市场竞争力,还能满足环保要求,推动纺织行业的可持续发展。
来源:(原文《有机硅柔软剂的分类和应用》丁宁,徐冬梅,高军,田维亮)
LM-ROSE 2024-08-09