李雪梅，史建波，高 鑫

（1.山東巨業(yè)精細(xì)化工有限公司，山東濟(jì)南 250000；2.山東利源海達(dá)環(huán)境工程有限公司，山東濟(jì)南 250000）

柔軟劑作為紡織品加工過(guò)程中最常用的一類(lèi)助劑，主要作用是減小纖維間的摩擦系數(shù)，以獲得柔軟和潤(rùn)滑效果［1］。其中，有機(jī)硅類(lèi)柔軟劑由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)備受青睞［1-3］。有機(jī)硅類(lèi)柔軟劑主鏈的聚硅氧烷結(jié)構(gòu)為硅、氧交替連接的螺旋形長(zhǎng)直鏈結(jié)構(gòu)，具有易旋轉(zhuǎn)和繞曲、分子間作用力小以及生理惰性，可以顯著減小纖維間的摩擦系數(shù)，柔順性能優(yōu)異［4-5］。目前有機(jī)硅類(lèi)柔軟劑的改性、應(yīng)用研究非常活躍。如小分子有機(jī)硅偶聯(lián)劑與硅油經(jīng)過(guò)平衡化將活性基團(tuán)引入到聚硅氧烷的分子結(jié)構(gòu)中，也有利用聚氨酯改性有機(jī)硅柔軟劑的報(bào)道［6］。然而通過(guò)生物材料對(duì)有機(jī)硅類(lèi)柔軟劑進(jìn)行改性卻鮮有研究。

二聚酸分子中含有兩個(gè)羧基和一個(gè)烴基，分支結(jié)構(gòu)和碳原子構(gòu)成的長(zhǎng)碳鏈?zhǔn)蛊渚哂袃?yōu)越的非結(jié)晶性、高度柔軟性和疏水性。本實(shí)驗(yàn)以二聚酸、N-甲基二乙醇胺及烯丙基聚氧乙烯醚反應(yīng)得到帶有叔胺基以及烯丙基的中間體Ⅰ，通過(guò)中間體Ⅰ與含氫硅油進(jìn)行硅氫加成反應(yīng)，利用季銨化試劑進(jìn)行季銨化改性，得到二聚酸改性的聚硅氧烷（中間體Ⅱ），最后在非離子乳化劑的作用下，中間體Ⅱ分散于水中制得新型改性的含硅柔軟劑。以制備的柔軟劑對(duì)織物進(jìn)行整理，考察織物的手感、親水性和白度。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料及儀器

織物：純白棉織物（14.6 tex×14.6 tex，272 根/10 cm×136根/10 cm）。

試劑：N-甲基二乙醇胺（工業(yè)級(jí)，湖北巨勝科技有限公司），烯丙基聚氧乙烯醚（工業(yè)級(jí)，江蘇海安縣國(guó)力化工有限公司），含氫硅油（工業(yè)級(jí)，東莞市鴻風(fēng)硅膠科技有限公司），氯鉑酸（上海久岳化工有限公司），二聚酸、非離子乳化劑、乙酸（工業(yè)級(jí)），沃森2018、3020（市售硅油）。

儀器：反應(yīng)釜（山東安澤環(huán)保設(shè)備有限公司），干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司），高速離心機(jī)（湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司），電子天平（北京賽多利斯天平有限公司），白度儀（廣東潤(rùn)湖儀器有限公司）。

1.2 含硅柔軟劑JYF-8328的制備

中間體Ⅰ：將二聚酸和N-甲基二乙醇胺按一定比例加入反應(yīng)釜中，通N210 min，以完全去除反應(yīng)釜內(nèi)的空氣；將反應(yīng)體系升溫至115 ℃，恒溫反應(yīng)3 h；向反應(yīng)釜內(nèi)加入一定量烯丙基聚氧乙烯醚，115 ℃反應(yīng)4 h。將反應(yīng)產(chǎn)物稍冷，在100 ℃條件下真空脫除低沸物90 min，得到中間體Ⅰ。反應(yīng)方程式如下：

中間體Ⅱ：將中間體Ⅰ和含氫硅油按質(zhì)量比2∶1加入反應(yīng)釜中，在攪拌條件下通入N210 min；加熱升溫至90 ℃，加入一定量氯鉑酸的異丙醇溶液作為催化劑，90 ℃反應(yīng)4 h；再加入季銨化試劑繼續(xù)反應(yīng)5 h。產(chǎn)物稍冷后于90 ℃真空脫除低沸物60 min，制得中間體Ⅱ。反應(yīng)方程式如下：

含硅柔軟劑JYF-8328：在50 ℃條件下向中間體Ⅱ中加入復(fù)合非離子乳化劑，攪拌30 min。隨后加入去離子水調(diào)節(jié)乳液含固量，并用乙酸調(diào)節(jié)pH 為4.0～6.0，得到新型含硅柔軟劑。

1.3 含硅柔軟劑JYF-8328應(yīng)用于織物整理

在40 ℃條件下將織物浸入JYF-8328 含硅柔軟劑中處理6 min，二浸二軋，軋余率70%，102 ℃條件下烘干。

1.4 含硅柔軟劑JYF-8328評(píng)測(cè)

產(chǎn)率：通過(guò)質(zhì)量法計(jì)算中間體Ⅱ的產(chǎn)率。準(zhǔn)確稱(chēng)取燒杯質(zhì)量m1（精確至0.1 g），將中間體Ⅱ完全轉(zhuǎn)移至燒杯中。向燒杯中加入質(zhì)量為m2的阻聚劑，置于125 ℃烘箱中烘至相鄰兩次質(zhì)量差小于0.1 g，冷卻至室溫后稱(chēng)重m3。

其中，m總為原料總質(zhì)量。

離心穩(wěn)定性：在10 mL 離心試管中加入8 mL 樣品，放入離心機(jī)以3 000 r/min 離心60 min，記錄管內(nèi)樣品的分層、結(jié)膜及試管壁上的現(xiàn)象。

耐熱性：在150 mL 無(wú)色透明廣口瓶中加入100 mL 樣品，蓋緊瓶蓋，放入45 ℃恒溫烘箱內(nèi)，恒溫4 h，觀(guān)察瓶中樣品是否有漂油、油花等現(xiàn)象。

耐堿性：稱(chēng)取3 g 樣品置于100 mL 燒杯中，加入97 mL pH=11 的純堿溶液，攪拌均勻后靜置4 h，觀(guān)察燒杯內(nèi)的乳液穩(wěn)定性。

耐電解質(zhì)性：稱(chēng)取3 g 樣品置于150 mL 燒杯中，加入2%的MgCl2·6H2O 溶液97 mL，攪拌均勻后靜置24 h，觀(guān)察燒杯內(nèi)的乳液穩(wěn)定性。

1.5 含硅柔軟劑JYF-8328整理織物性能評(píng)測(cè)

手感：采用觸摸法評(píng)級(jí)。選擇5 位經(jīng)驗(yàn)豐富的人員對(duì)整理織物的手感進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果分為1～5級(jí)。未整理的棉織物評(píng)定為1級(jí)，評(píng)級(jí)結(jié)果取5人評(píng)級(jí)平均值。

白度：通過(guò)白度儀測(cè)定。

親水性：通過(guò)測(cè)定織物的毛效來(lái)判斷。按經(jīng)向方向取30 cm×2 cm的整理織物條，經(jīng)向垂直懸掛，并使織物底端剛好與水面平齊。測(cè)定30 min 后水在織物條上上升的高度，高度越高，親水性越好。

2 結(jié)果與討論

2.1 硅氫加成反應(yīng)條件優(yōu)化

2.1.1 含氫硅油含氫量

中間體Ⅰ與含氫量0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%的含氫硅油質(zhì)量比為2∶1，催化劑氯鉑酸的異丙醇溶液質(zhì)量為中間體Ⅰ質(zhì)量的2×10-5。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可知，含氫量為0.3%的含氫硅油制備得到的中間體Ⅱ具有最佳的穩(wěn)定性，這是由于含氫硅油的含氫量增加，中間體Ⅱ分子的交聯(lián)度增大。隨著含氫量的增加，得到的中間體Ⅱ樣品逐漸趨向于固態(tài)。

2.1.2 氯鉑酸催化劑用量

從表1可知，隨著催化劑用量的增加，產(chǎn)率先升高后降低，乳液穩(wěn)定性出現(xiàn)較明顯的下降。這主要是由于當(dāng)催化劑用量較低時(shí)，反應(yīng)速率較慢，導(dǎo)致產(chǎn)率下降。當(dāng)催化劑用量過(guò)高時(shí)，反應(yīng)程度大，交聯(lián)程度提升，產(chǎn)率下降。最佳的催化劑用量為2×10-5。

表1 催化劑用量對(duì)產(chǎn)物性能的影響

2.1.3 反應(yīng)溫度

氯鉑酸的催化活性受反應(yīng)溫度的影響，當(dāng)溫度低于最佳催化活性溫度時(shí)，隨著反應(yīng)溫度的升高，催化劑活性升高，產(chǎn)率明顯提升。但含氫硅油是熱敏性化合物，當(dāng)反應(yīng)超過(guò)一定溫度時(shí)，副反應(yīng)增加，對(duì)產(chǎn)率影響較大。從表2可知，當(dāng)反應(yīng)溫度低于90 ℃時(shí)，隨著反應(yīng)溫度升高，催化劑催化活性升高，產(chǎn)率明顯提升。當(dāng)溫度高于90 ℃時(shí)，產(chǎn)物顏色加深且產(chǎn)率明顯下降。因此，最佳反應(yīng)溫度為90 ℃。

表2 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)物性能的影響

2.2 影響含硅柔軟劑JYF-8328整理效果的因素

2.2.1 乳液固含量

從表3可知，隨著固含量的增加，乳液均具有優(yōu)秀的耐堿性和耐電解質(zhì)性。但隨著固含量的增加，乳液處理后織物的手感先提升后下降，這主要是由于乳液固含量對(duì)整理后織物表面的網(wǎng)狀膜厚度有直接影響，而織物表面網(wǎng)狀膜的厚度直接影響織物的手感。當(dāng)膜的厚度為5～10 μm 時(shí)手感最佳［7］。而當(dāng)固含量過(guò)高時(shí)，織物表面膜厚度增加，織物手感反而下降。綜合考慮整理后織物的白度和親水性，最佳乳液固含量為25%。

表3 乳液固含量對(duì)含硅柔軟劑性能的影響

2.2.2 整理溫度

整理溫度對(duì)織物性能的影響見(jiàn)表4。

表4 整理溫度對(duì)織物性能的影響

從表4中可以看出，隨著整理溫度的升高，整理后織物的手感和親水性先上升后下降，白度下降。當(dāng)整理溫度為45 ℃時(shí)，整理后織物具有較優(yōu)的手感和親水性。綜合考慮白度、親水性和手感，最佳整理溫度為45 ℃。

2.2.3 乳液類(lèi)型

從表5可知，相較市售硅油，含硅柔軟劑JYF-8328處理后織物白度有一定的優(yōu)勢(shì)，手感較好，但親水性稍差。結(jié)果表明含硅柔軟劑JYF-8328 是一種性能優(yōu)秀的織物整理劑。

表5 不同類(lèi)型乳液的性能比較

3 結(jié)論

（1）通過(guò)硅氫加成反應(yīng)制備了中間體Ⅱ。在非離子乳化劑的作用下，將中間體Ⅱ分散于水中制得新型改性的含硅柔軟劑JYF-8328。

（2）當(dāng)含氫硅油含氫量為0.3%、催化劑用量為2×10-5、反應(yīng)溫度為90 ℃時(shí)，中間體Ⅱ具有最高的產(chǎn)率。

（3）用含硅柔軟劑JYF-8328 整理棉織物時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)越的性能，整理后織物具有優(yōu)秀的手感、白度和親水性。