劉瑞雲
張家港奧斯佳材紡織助劑有限公司
紡織助劑
南海路56号
205633 張家港
中國(guó)
摘 要(yào / yāo):分别使用四甲基乙二胺、四甲基丙二胺、四甲基己二胺、雙(二甲胺基乙基)醚四種常用叔胺與端環氧矽油進行反應得到(dào)四種親水性嵌段矽油。考察了(le/liǎo)這(zhè)四種親水柔軟劑的(de)耐酸、耐堿、離心穩定性等理化性能,并研究了(le/liǎo)它們的(de)應用性能。研究結果表明使用四甲基丙二胺、四甲基己二胺、雙(二甲胺基乙基)醚三種叔胺合成的(de)親水嵌段矽油手感與親水性能均相當。
關鍵詞:叔胺;親水性; 嵌段矽油;性能
1.前言
經過常規有機矽柔軟劑整理後的(de)紡織品普遍存在(zài)親水性不(bù)佳,穿着悶熱,舒适度下降的(de)情況。随着物質生活水平的(de)提高,經過柔軟劑整理後的(de)紡織品具有良好的(de)親水已經成爲(wéi / wèi)基本要(yào / yāo)求。因此,開發具有較好手感和(hé / huò)親水性的(de)有機矽柔軟劑就(jiù)成爲(wéi / wèi)了(le/liǎo)市場的(de)迫切需求。
親水類有機矽柔軟劑一(yī / yì /yí)般爲(wéi / wèi)側鏈聚醚改性矽油(市場俗稱CGF)以(yǐ)及側鏈聚醚改性氨基矽油類爲(wéi / wèi)主,這(zhè)類柔軟劑親水性較好,但整理後織物的(de)手感不(bù)理想,這(zhè)在(zài)很大(dà)程度上(shàng)限制了(le/liǎo)其的(de)進一(yī / yì /yí)步應用。新的(de)産品結構爲(wéi / wèi)三元嵌段類型,所有功能性官能團全部位于(yú)有機矽主鏈,使用其整理後的(de)織物不(bù)僅具有較好的(de)親水性,同時(shí)具有比較突出(chū)的(de)手感。
本文采用四種常用的(de)叔胺分别與端環氧矽油進行反應,制備出(chū)四種親水嵌段矽油,并對它們的(de)理化性能與應用性能進行了(le/liǎo)比較。
2.反應原理[1-2 ]
3.試驗
3.1
材料及儀器
織物:增白棉針織布、滌棉針織布(65/35)
藥品:四甲基乙二胺、四甲基丙二胺、四甲基己二胺、雙(二甲胺基乙基)醚:市售,端環氧矽油(M=8000g/mol):自制,十三異構醇聚氧乙烯(TO5):市售,異丙醇:分析純,乙酸:分析純。
儀器: WSD型白度儀,真空泵,銀河牌CS101-1AB型電熱幹燥箱。
3.2
整理工藝
一(yī / yì /yí)浸一(yī / yì /yí)軋(軋餘率75%)→預烘(90℃,2min)→焙烘(160℃,2min)
3.3
測試[3-5 ]
3.3.1 柔軟性
采用實物手感評定法,以(yǐ)5個(gè)具有行業素養的(de)人(rén)員組成一(yī / yì /yí)個(gè)專業小組評估織物手感。通過多人(rén)手感測評後,先排序法決定手感最好和(hé / huò)最差的(de)織物,再将手感最好的(de)織物定爲(wéi / wèi)5分,最差的(de)織物定爲(wéi / wèi)1分,其餘織物的(de)手感通過比較法得出(chū),分爲(wéi / wèi)1—5級,數值越大(dà)越柔軟。
3.3.2白度測定
白度:用織物白度儀測試經過有機矽柔軟劑整理後織物的(de)光譜反射率,與空白布相比,整理後織物的(de)白度值越大(dà),即與空白織物的(de)白度差值越小,表示織物的(de)色變程度越小。
3.3.3 親水性
将經過有機矽柔軟劑整理後的(de)織物平鋪在(zài)一(yī / yì /yí)個(gè)水平面,用标準滴管(25滴/ml)從離織物4cm高度處向織物表面滴1滴水,從靜态情況下測定織物吸收完1滴水所用的(de)時(shí)間。所用時(shí)間越短,表示親水性越好。
3.3.4 耐洗性
全自動縮水率試驗機,專用洗滌劑1g/L,40℃水洗30min,水洗5次,測試經過水洗後織物的(de)手感,親水性。
3.3.5 離心穩定性
在(zài)15mL 離心試管内加入5 mL乳液,放入離心沉澱器裏;以(yǐ)3000r/min的(de)速度旋轉30min後,樣品不(bù)分層,屬質量穩定。
3.3.6 耐酸堿穩定性
在(zài)燒杯中放入5g乳液,95mL醋酸溶液(PH=2~3)或95mL純堿溶液(PH=11~12),搖勻;靜置24h後,樣品無分層、破乳現象,屬質量穩定。
3.4親水嵌段改性矽油的(de)合成
在(zài)裝有攪拌器、冷凝管、溫度計的(de)500mL的(de)三口燒瓶中,加入0.4mol的(de)端環氧矽油,0.44mol的(de)叔胺,一(yī / yì /yí)定量的(de)乙酸,一(yī / yì /yí)定量的(de)異丙醇作爲(wéi / wèi)溶劑,升溫到(dào)82℃,保溫反應8小時(shí),制得淡黃色透明粘稠狀液體,即爲(wéi / wèi)親水嵌段改性矽油。
3.5親水嵌段改性矽油的(de)乳化
先在(zài)燒杯中加入10克十三異構醇聚氧乙烯醚(TO7),再加入30g改性矽油,然後加入0.6g冰醋酸,開動攪拌機,混合均勻,慢慢加入59.4g去離子(zǐ)水,繼續不(bù)停攪拌均勻,就(jiù)得到(dào)了(le/liǎo)外觀爲(wéi / wèi)泛藍光透明的(de)乳液。
4.結果與讨論[6-11]
4.1乳液穩定性
不(bù)同有機矽整理劑的(de)穩定性狀況見表1。
表1中的(de)數據爲(wéi / wèi)固含量爲(wéi / wèi)30%的(de)各種矽油乳液的(de)20g/L的(de)工作液的(de)各種穩定性測試數據。
從表1可知,四種叔胺改性的(de)親水矽油均具有較高的(de)穩定性,在(zài)酸性(PH=2~3)、堿性(PH=11~12)及離心作用下,乳液的(de)外觀均未發生明顯改變,保持了(le/liǎo)原有的(de)藍光透明的(de)狀态。這(zhè)些親水矽油乳液在(zài)酸性及堿性條件下能保持較高穩定性的(de)性能,與其特有的(de)在(zài)有機矽主鏈上(shàng)均勻分布的(de)氨基嵌段改性結構所決定的(de),其結構中的(de)氨基在(zài)酸性條件下可以(yǐ)與酸形成铵鹽,使其極性增加,從而(ér)能在(zài)水中具有更好的(de)溶解性,而(ér)在(zài)該嵌段結構中的(de)陽離子(zǐ)基團則在(zài)堿性條件下具有更好的(de)穩定性。優異的(de)耐酸耐堿穩定性能,使其具有了(le/liǎo)更廣闊的(de)應用場合。
4.2白度
從表2可以(yǐ)看出(chū),經過整理後的(de)織物白度比未整理的(de)空白織物都出(chū)現一(yī / yì /yí)定程度的(de)下降。四種叔胺改性的(de)親水矽油對織物的(de)白度影響程度相當,這(zhè)是(shì)因爲(wéi / wèi)他(tā)們的(de)結構比較相似,均爲(wéi / wèi)主鏈季铵鹽嵌段改性結構,具有很強的(de)抗氧化能力,經其整理的(de)織物抗黃變性強,白度下降較小。四甲基乙二胺改性親水矽油與四甲基丙二胺改性親水矽油對織物白度的(de)影響略小,四甲基己二胺改性親水矽油與雙(二甲胺基乙基)醚改性親水矽油對織物白度的(de)影響略大(dà)。
4.3親水性
由表3可知,經過有機矽整理劑處理後漂白棉布及滌棉紗卡的(de)親水性與未經過處理的(de)織物相比均有程度不(bù)一(yī / yì /yí)的(de)降低。其中,四甲基乙二胺改性親水矽油與四甲基己二胺改性親水矽油對織物親水性的(de)影響略小,四甲基丙二胺改性親水矽油與雙(二甲胺基乙基)醚改性親水矽油對織物親水性的(de)影響略大(dà),但其影響程度大(dà)體相當,親水性均較快。這(zhè)與其結構中含有大(dà)量的(de)陽離子(zǐ)季铵鹽基團有關,該基團具有非常優異的(de)親水性能,同時(shí)其與纖維的(de)結合能力也(yě)較強,所以(yǐ)表現爲(wéi / wèi)其具有較好的(de)耐水洗性能。
4.4手感
從表4中數據可以(yǐ)看出(chū),經過不(bù)同整理劑整理後的(de)織物手感均有程度不(bù)一(yī / yì /yí)的(de)改善,其中,四甲基乙二胺改性親水矽油整理後織物的(de)手感略差,四甲基己二胺改性親水矽油、四甲基丙二胺改性親水矽油與雙(二甲胺基乙基)醚改性親水矽油對織物整理後織物的(de)手感相當,同時(shí)耐洗性能較好。當有機矽柔軟劑附着于(yú)織物後,會在(zài)纖維之(zhī)間及織物表面上(shàng)形成具有線狀或網狀結構的(de)大(dà)分子(zǐ)薄膜,從而(ér)起到(dào)避免纖維與纖維之(zhī)間、紗線與織物之(zhī)間的(de)直接接觸,有效降低織物中紗線摩擦系數,使纖維在(zài)較小的(de)外力作用下就(jiù)能發生相對滑動而(ér)産生平滑作用,使織物易變形而(ér)産生柔軟手感。這(zhè)四種叔胺改性親水矽油中均含有高極性基團,可與纖維中的(de)酯基、羧基、羟基、酰胺基等相互作用,形成牢固的(de)定向吸附與取向,從而(ér)使經其整理後的(de)織物具有良好的(de)手感與優異的(de)耐洗性能。
另外,這(zhè)四種叔胺改性親水矽油在(zài)漂白棉布上(shàng)與滌棉紗卡上(shàng)表現出(chū)不(bù)同的(de)耐洗性能與手感,主要(yào / yāo)原因可能與是(shì)整理劑分子(zǐ)中含有大(dà)量被酰胺化或季铵化的(de)氮原子(zǐ)有關,他(tā)們與纖維的(de)相互作用主要(yào / yāo)爲(wéi / wèi)範德華力,滌棉紗卡中的(de)聚酯纖維與該結構的(de)氮原子(zǐ)存在(zài)着較大(dà)的(de)空間阻力,相互作用力較弱,所以(yǐ)滌棉紗卡上(shàng)對該結構的(de)整理劑吸附量小;而(ér)漂白棉布中含有大(dà)量的(de)極性基團,這(zhè)四種叔胺改性親水矽油分子(zǐ)中的(de)季铵化的(de)氮原子(zǐ)可以(yǐ)與之(zhī)形成牢固的(de)化學結合,形成線狀或網狀大(dà)分子(zǐ)薄膜,所以(yǐ)其在(zài)漂白棉布上(shàng)具有好的(de)手感與耐洗性,而(ér)在(zài)滌棉紗卡上(shàng)則較差。
5.結論
(1)分别使用四甲基乙二胺、四甲基丙二胺、四甲基己二胺、雙(二甲胺基乙基)醚四種常用叔胺與端環氧矽油進行反應得到(dào)四種親水性嵌段矽油。這(zhè)四種親水柔軟劑均具有優異的(de)耐酸、耐堿、離心穩定性性能。
(2)研究結果表明使用四甲基丙二胺、四甲基己二胺、雙(二甲胺基乙基)醚三種叔胺合成的(de)親水嵌段矽油在(zài)漂白棉布與滌棉紗卡上(shàng)均具有優異的(de)白度、親水性、手感與耐洗性。
(3)在(zài)親水性嵌段矽油的(de)合成中,四甲基丙二胺、四甲基己二胺、雙(二甲胺基乙基)醚這(zhè)三種結構的(de)叔胺具有較高的(de)相互替換性。
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作者介紹
劉瑞雲
畢業于(yú)西北紡織工學院(現西安工程大(dà)學)化學化工系染整工程,紡織工程碩士,高級工程師,主要(yào / yāo)從事有機矽助劑及紡織化學品的(de)開發研究。先後就(jiù)職于(yú)張家港市國(guó)泰華榮化工新材料有限公司、上(shàng)海雅運紡織助劑有限公司。2021年加入奧斯佳材料科技,任紡織助劑業務部門總經理,歡迎多交流!