熊春賢　章云菊　翁艷芳　余建華　劉作平　張建設(shè)

摘 要：針對氨基硅油乳液存在的乳化劑用量高、分散穩(wěn)定性差等問題，以丙烯酸異辛酯（EHA）和甲基丙烯酸甲酯（MMA）為主要單體，采用半連續(xù)種子乳液聚合法制備共聚物乳膠顆粒，并將其作為Pickering納米顆粒，協(xié)同低劑量乳化劑構(gòu)建“納米顆粒/乳化劑”Pickering乳化體系，以此提高乳液穩(wěn)定性和降低乳化劑用量，并將不同穩(wěn)定體系的硅油乳液用于織物后整理。對比了Pickering硅油乳液與乳化劑單獨(dú)穩(wěn)定的硅油乳液對整理殘液化學(xué)需氧量（Chemical oxygen demand，COD）以及整理織物的性能影響。結(jié)果表明：Pickering乳化體系中（以P（EHA-MMA）顆粒為例），納米顆粒吸附在硅油液滴的表面，形成機(jī)械阻隔，提升了硅油乳液的分散穩(wěn)定性，使乳化劑用量降低60%以上；浸軋整理織物時(shí)，相比乳化劑單獨(dú)穩(wěn)定的乳化體系，Pickering乳化體系的硅油乳液吸附織物效率更高，整理后殘液COD值降低60%，整理織物的經(jīng)緯向紕裂值別降低至5.18、5.26 mm。

關(guān)鍵詞：硅油乳液；Pickering；COD；穩(wěn)定性；協(xié)同穩(wěn)定；紕裂

中圖分類號(hào)：TS195.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-265X（2023）06-0181-07

硅油是一類重要的化學(xué)品，廣泛應(yīng)用于紡織、皮革、涂料等行業(yè)［1］。在紡織行業(yè)中，硅油主要應(yīng)用于紡織品的后整理，賦予織物柔軟、光滑、蓬松等手感。在印染加工中，往往需要將硅油制成乳液使用。以常見的氨基硅油為例，一方面，柔軟整理給織物帶來滑爽、柔軟的手感，但也會(huì)使織物出現(xiàn)嚴(yán)重的紕裂［2］，影響織物的使用壽命；另一方面，其高相對分子質(zhì)量及高黏度的特性，導(dǎo)致乳液的分散穩(wěn)定性差。為了避免因乳液破乳導(dǎo)致粘輥及面料出現(xiàn)“硅斑”等現(xiàn)象，乳液中乳化劑添加量有時(shí)甚至高達(dá)硅油質(zhì)量的50%。高劑量的乳化劑不僅增加乳液生產(chǎn)成本［3］，而且其在油滴表面形成的厚親水層，降低了硅油乳液的吸附效率，高濃度的助劑殘留還會(huì)造成殘液化學(xué)需氧量（Chemical oxygen demand，COD）增高［4］、污水處理負(fù)擔(dān)加重等問題。因此開發(fā)新型高效硅油乳化劑至關(guān)重要。

20世紀(jì)初，Ramsden［5］首次發(fā)現(xiàn)并描述了固體顆粒替代乳化劑來穩(wěn)定乳液，Pickering［6］對其進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和改善，因而將此類乳液命名為“Pickering emulsion”（Pickering乳液）。在Pickering乳液中，固體顆粒不可逆地吸附在油水界面，充當(dāng)了抑制液滴之間聚集的機(jī)械阻隔，對乳液起到穩(wěn)定作用［7］。通過對固體顆粒粒徑以及顆粒表面親疏水性的調(diào)控，固體顆?？稍谟退缑嫘纬刹豢赡嫖?，相較于乳化劑動(dòng)態(tài)吸附穩(wěn)定的傳統(tǒng)乳液，Pickering乳液穩(wěn)定性更強(qiáng)，不易受外界因素（如體系的pH值、溫度等）的影響［8］，因此可以大大降低分散穩(wěn)定劑的用量［9］。有研究［10］已證實(shí)膠體顆粒能夠穩(wěn)定有機(jī)硅乳液。研究中所用的Pickering顆粒多為二氧化硅（SiO2）、二氧化鈦（TiO2）等，所獲得的乳液平均粒徑多在50 μm以上；用于紡織品后整理時(shí)，大尺寸液滴容易在布面留下肉眼可見的油性“硅斑”。

針對傳統(tǒng)硅油乳液存在乳化劑用量高、分散穩(wěn)定性差等問題，本文采用丙烯酸乙基己酯共聚物（PEHA）、甲基丙烯酸甲酯共聚物（PMMA）以及丙烯酸乙基己酯/甲基丙烯酸甲酯共聚物P（EHA-MMA）納米顆粒協(xié)同低劑量乳化劑構(gòu)建“納米顆粒/乳化劑”Pickering乳化體系，進(jìn)而將Pickering乳化體系穩(wěn)定和乳化劑單獨(dú)穩(wěn)定的硅油乳液分別用于織物后整理，對比分析整理液COD的變化和整理織物的手感、表面摩擦系數(shù)、紕裂性能的變化。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

實(shí)驗(yàn)材料：滌綸（經(jīng)、緯紗線密度均為6.3 tex，經(jīng)、緯密分別為472、312 根/（10 cm），面密度為56 g/m2，厚度為0.08 mm），萊美科技股份有限公司；甲基丙烯酸甲酯（MMA）、丙烯酸-2-乙基己酯（2-EHA），衛(wèi)星化學(xué)股份有限公司；十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）、烷基糖苷（APG）和2，2′-偶氮雙（2-甲基丙基脒）二鹽酸鹽（AIBA），山東豪耀新材料有限公司；氨基硅油KF-5102（動(dòng)力黏度18000 mPa·s，25 ℃，有效含量98%），浙江科峰有機(jī)硅有限公司；異構(gòu)十三醇聚氧乙烯醚（TO-5），廣州市寶盛化工有限公司；二甲基丙烯酸乙二醇酯（EGDMA）、冰醋酸（HAc），上海麥克林生化科技有限公司；去離子水，實(shí)驗(yàn)室自制。

儀器：RW-20數(shù)顯電動(dòng)攪拌機(jī)（德國IKA集團(tuán)）；Nano-ZS 90粒度分析儀（英國馬爾文儀器有限公司）；LD25.504萬能試驗(yàn)機(jī)（力試（上海）科學(xué)儀器有限公司）；JUKI DDL縫紉機(jī)（上海重機(jī)縫紉機(jī)有限公司）；CX40M正置金相顯微鏡（寧波舜宇儀器有限公司）；P-BO臥式氣動(dòng)小軋車（寧波紡織儀器廠）；R-3定型烘干機(jī)（寧波紡織儀器廠）；DRB 200消解儀、DR6000紫外-可見光分光光度計(jì)（美國哈希水質(zhì)分析儀器有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 Pickering納米顆粒的制備

實(shí)驗(yàn)所需3種納米顆粒制備方法相同，以制備PEHA膠乳顆粒為例，合成方法如下：

a）采用半連續(xù)種子乳液聚合工藝，設(shè)計(jì)膠乳的固含量為32%；將0.06 g APG、0.09 g CTAB溶于108 g H2O中，攪拌均勻后得到打底液；將0.45 g APG和1.30 g CTAB溶于236 g H2O中，之后再加入160 g 2-EHA與5 g EGDMA混合形成的油相，攪拌均勻后得到單體乳液。

b）將打底液和9.5 g的單體乳液，移入裝有冷凝管、溫度計(jì)、攪拌槳以及氮?dú)膺M(jìn)出口的四口燒瓶，并將燒瓶浸于水浴中；向四口燒瓶通氮?dú)?0 min，待瓶內(nèi)打底液升溫至90 ℃時(shí)，將0.04 g AIBA溶解于少量去離子水中，快速注入燒瓶，引發(fā)聚合；反應(yīng)30 min后，開始滴加剩余的單體乳液，滴加時(shí)長為3 h，并在滴加結(jié)束后繼續(xù)反應(yīng)30 min。反應(yīng)完畢后降至室溫，以150目細(xì)紗布過濾出料，得到用于穩(wěn)定硅油乳液的PEHA顆粒。

合成P（EHA-MMA）時(shí)，將160 g 2-EHA單體換成80 g 2-EHA和80 g MMA，以上述同樣的操作進(jìn)行制備。

1.2.2 硅油乳液的制備

本文“納米顆粒/乳化劑”Pickering乳化體系的硅油乳液制備方案見表1，分別以PEHA、P（EHA-MMA）和PMMA為Pickering納米顆粒乳液制備Pickering硅油乳液，其中：納米顆粒的干質(zhì)量為硅油質(zhì)量的6%，乳化劑占硅油質(zhì)量的8%。硅油乳液制備方法如下：

設(shè)計(jì)硅油乳液的固含量為30%；將28.57 g硅油、2.29 g 乳化劑及0.50 g HAc加入燒杯中，在機(jī)械攪拌下攪拌均勻后，采用蠕動(dòng)泵向燒杯中緩慢滴加盛有5.36 g納米顆粒乳液與58.53 g H2O混合形成的水相；攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速為1200 r/min，滴加時(shí)間控制在1 h左右；滴加結(jié)束后以150目細(xì)紗布過濾后出料，得到Pickering硅油乳液（水包油）。

1.2.3 織物的整理工藝

以水將硅油乳液稀釋至10 g/L，攪拌均勻后待用；采用一浸一軋工藝整理面料（軋余率約為70%），并在190 ℃下焙烘90 s，得到整理的滌綸織物。

1.3 測試方法

COD值測試：參照HJ 828—2017《水質(zhì)? 化學(xué)需氧量的測定 重鉻酸鹽法》進(jìn)行。將整理前后工作液稀釋200倍，取2 mL加入到COD試劑管中，放于DRB200消解儀中進(jìn)行消解，消解條件：150 ℃，2 h，消解完成后，自然冷卻至室溫，放入DR6000紫外-可見光分光光度計(jì)樣品池中進(jìn)行測試，讀取COD數(shù)值（mg/L），讀3次取平均值。

貯存穩(wěn)定性測試：將樣品放置室溫下，固定間隔天數(shù)，用光學(xué)顯微鏡觀察硅油乳液的微觀形貌，拍照，然后通過Nano-measure軟件統(tǒng)計(jì)其粒徑。

粒徑和Zeta電位測試：將乳膠顆粒用去離子水稀釋1000倍，然后用采用Nano-ZS 90粒度分析儀在25 ℃下測量其粒徑和Zeta電位。

接觸角測試：將10 μL Pickering顆粒乳液滴在預(yù)先固定于勻膠機(jī)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的載波片表面，開啟勻膠機(jī)并將轉(zhuǎn)速設(shè)定為3000 r/min，旋涂時(shí)間30 s；將旋涂完畢的載波片置于烘箱中，于60 ℃下烘干；以DSA 20型視頻接觸角張力儀測試涂膜的靜態(tài)水接觸角。將體積為2 μL的去離子水滴在試樣表面，靜置30 s，采用五點(diǎn)擬合法計(jì)算接觸角。每個(gè)試樣測試5個(gè)不同位點(diǎn)，取平均值。

整理織物紗線滑移（紕裂性能）測試：參照GB/T 13772.2—2018《紡織品 機(jī)織物接縫處紗線抗滑移的測定 第2部分：定負(fù)荷法》進(jìn)行測定。剪取試樣尺寸為20 cm×10 cm，沿著長度方向，將試樣的正面朝內(nèi)進(jìn)行對折，試樣在距折痕15 mm處縫制一條直形縫跡，且縫跡線與折痕線平行，在距縫跡線 9 mm 處剪開試樣，剪切線與折痕線應(yīng)保持平行。試樣縫紉條件：縫線9.8 tex滌綸包芯紗；機(jī)針11號(hào)；縫跡密度5針/ cm；針跡為平縫（301）。該實(shí)驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下進(jìn)行，夾持試樣的尺寸為25 mm×25 mm，設(shè)定拉伸速度為50 mm/min，夾持距離為10 cm，定負(fù)荷為60 N。

整理織物綜合手感測試：具體由10位專業(yè)人士分組手感觸摸評級(jí)，評級(jí)分1～5級(jí)，1級(jí)表示手感最差，5級(jí)表示手感優(yōu)良。

整理織物平滑性（表面摩擦系數(shù)）測試：參照GB/T 10006—2021《塑料 薄膜和薄片 摩擦系數(shù)的測定》進(jìn)行。將待測樣剪成長條狀（15 cm×10 cm）與方塊狀（7 cm×7 cm）；將長條狀試樣測試面朝上，固定于儀器實(shí)驗(yàn)臺(tái)上；將方塊狀試樣測試面向下，包住滑塊；將包裹試樣的滑塊緩慢放至在長條試樣中央，啟動(dòng)設(shè)備，使兩試樣相對移動(dòng)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并保留兩位有效數(shù)字。

2 結(jié)果與討論

2.1 Pickering顆粒的粒徑及Zeta電位

圖1示出了PEHA、P（EHA-MMA）和PMMA 3種納米顆粒的粒徑及Zeta電位。由圖1可知，3種納米顆粒的平均粒徑分別為178.8、167.8、151.9 nm，PDI在0.077左右，粒徑分布較窄。Zeta電位測試表明：3種納米顆粒均帶正電，且Zeta電位的絕對值均大于60 mV，遠(yuǎn)高于粒子穩(wěn)定分散的臨界值30 mV，即顆粒之間可通過靜電斥力，從而使得納米顆粒保持穩(wěn)定分散［11］。

2.2 Pickering顆粒表面親水性

顆粒表面的親/疏水性對乳液的分散穩(wěn)定性有很大影響。為此，將3種乳膠烘干成膜，通過測試膠乳膜的水接觸角評價(jià)顆粒表面的親疏水性。接觸角測試結(jié)果如圖2所示，從圖2中可以看出：PEHA、P（EHA-MMA）和PMMA 3種膠乳膜的水接觸角分別為88.1°、88.5°、89.6°，均接近90°。由“油/水”界面上球形顆粒的吸附能［12］可知，3種顆粒均能夠吸附在油水界面，形成了穩(wěn)定的吸附層，使得Pickering硅油乳液分散穩(wěn)定性提升。

2.3 Pickering乳化體系穩(wěn)定的Pickering硅油乳液

在室溫條件下，通過改變?nèi)榛瘎┯昧浚⑴cPEHA、PMMA和P（EHA-MMA）構(gòu)建Pickering乳化體系，制備了6種硅油乳液，其穩(wěn)定性情況見表2。

由表2可知：僅以乳化劑穩(wěn)定時(shí)，硅油乳液的穩(wěn)定性較差，乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%和16%的乳液靜置分別在14、33 d發(fā)生失穩(wěn)，僅當(dāng)乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)24%時(shí)，才得到了穩(wěn)定的乳液。與之相比，構(gòu)建Pickering乳化體系時(shí)，乳化劑用量為硅油質(zhì)量的8%，顆粒為硅油質(zhì)量6%時(shí)，3種乳液（編號(hào)4、5和6）均可實(shí)現(xiàn)90 d室溫靜置穩(wěn)定，此時(shí)Pickering顆粒與乳化劑的質(zhì)量和也僅為硅油的14%，遠(yuǎn)低于乳化劑單獨(dú)穩(wěn)定時(shí)的24%，乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低了66.66%，表明Pickering乳化體系具有更高的穩(wěn)定效率。進(jìn)一步對比還發(fā)現(xiàn)，與乳化劑單獨(dú)穩(wěn)定的體系相比，Pickering乳化體系的硅油乳液具有更高的正電性，其原因可能是，Pickering乳化體系中，吸附在油滴表面的顆粒帶有正電性，提高了乳化硅油液滴的Zeta電位。

測試了表2中3—6號(hào)乳化硅油靜置90 d內(nèi)的粒徑變化，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知：隨著貯存時(shí)間的延長，乳化劑單獨(dú)穩(wěn)定的硅油乳液平均粒徑明顯增長，貯存90 d后的平均粒徑增幅為2.21 μm。

改以“納米顆粒/乳化劑”Pickering乳化體系后，雖然乳液Zeta電位均在+50 mV以上，但乳液在靜置期間，平均粒徑也有增大的趨勢，并在50 d后趨于穩(wěn)定，最終乳液粒徑增大值分別為1.32 μm（PEHA）、1.26 μm（P（EHA-MMA））和1.08 μm（PMMA），略小于單一乳化劑穩(wěn)定的體系。在高Zeta電位情況下，乳液粒徑依然變化的原因可能是由于Pickering乳液的液滴粒徑分布很寬，Zeta電位為所有顆粒的平均電位，但對應(yīng)尺寸較小的油滴而言，其表面積小，因此所吸附的Pickering顆粒數(shù)目有限，對硅油液滴的Zeta電位提升有限，因此這些小油滴的Zeta電位可能并不高，因此在貯存過程中易發(fā)生聚集，導(dǎo)致復(fù)合穩(wěn)定硅油乳液平均粒徑增大。

2.4 硅油乳液的應(yīng)用性能

2.4.1 整理殘液的COD值

將硅油乳液配成織物整理液，對比了乳化劑單獨(dú)穩(wěn)定體系和“納米顆粒/乳化劑”Pickering乳化體系對整理殘液COD的影響，結(jié)果如圖4所示。其中編號(hào)1—6對應(yīng)表2中的硅油乳液，工作液濃度均為10 g/L。由于硅油乳液均為新鮮配置，因此在應(yīng)用中乳液尚未發(fā)生明顯失穩(wěn)。

工作液整理前后COD數(shù)值如圖4所示，相同硅油用量下，整理前工作液的COD值相近，約8.5×104 mg/L，受穩(wěn)定體系的影響很小，表明COD主要源于乳液中的硅油。然而，浸軋整理后，殘余工作液的COD值受乳化體系的影響很大。

從圖4可以看出，采用乳化劑單獨(dú)穩(wěn)定的硅油乳液，殘液的COD值隨乳化劑用量的增高急劇增大，當(dāng)乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24%時(shí)，殘液COD高達(dá)57000 mg/L，相比整理前的工作液，COD值僅降低30%，殘液COD是乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)8%時(shí)的1.8倍。高劑量的乳化劑降低了硅油對面料的吸附效率，導(dǎo)致大量硅油滯留在殘液中，將浪費(fèi)助劑并加重污水處理的負(fù)擔(dān)。

與之相比，改用Pickering乳化體系穩(wěn)定后，穩(wěn)定乳液所需的乳化劑用量明顯降低，整理殘液的COD值也降至較低水平；相較于整理前，COD降幅達(dá)60%，Pickering乳化體系樣品是乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)24%樣品降幅的2倍，表明Pickering乳化體系的硅油乳液吸附織物的效率更高。不僅如此，殘液COD數(shù)值甚至略低于采用等量乳化劑的對比樣品，其原因可能是：陽離子的納米顆粒吸附在乳液液滴表面，增強(qiáng)了液滴的正電性（表2），促進(jìn)了液滴對帶負(fù)電滌綸織物的吸附。

2.4.2 穩(wěn)定體系對整理織物性能影響

將硅油乳液配成織物整理液，并用于織物后整理，考察了乳化穩(wěn)定體系對整理織物表面摩擦系數(shù)、手感以及紕裂性能的影響，其結(jié)果見表3。由表3可知：原織物的表面靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.73和0.70，手感評級(jí)為1級(jí)。經(jīng)6種硅油整理后，整理織物的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)均明顯降低，手感評級(jí)均高于原織物。

當(dāng)采用乳化劑單獨(dú)穩(wěn)定的硅油乳液時(shí)，隨著硅油中乳化劑用量的增高，織物的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)均逐漸增大。如表3所示，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)分別由乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%時(shí)的0.53和0.50，升至24%乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)的0.60和0.61。結(jié)合圖4中COD數(shù)據(jù)可知：其原因在于高濃度的乳化劑抑制了硅油對織物的吸附，隨著乳化劑用量的增加，整理織物的經(jīng)向/緯向紕裂值由“5.45/5.54” mm逐漸增至“5.14/5.29” mm，最終達(dá)到“4.76/4.92”mm。這與整理織物表面摩擦系數(shù)增大的趨勢相符（表3），即增大的摩擦系數(shù)抑制了紗線間的滑移，抑制了整理織物的紕裂。

換以Pickering乳化體系穩(wěn)定的硅油乳液后，殘液COD的測試數(shù)據(jù)表明，硅油吸附織物的效率較24%乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)（編號(hào)3）的效率有所提升，因此整理織物的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)均低于3號(hào)布樣。盡管4、5和6號(hào)布樣整理時(shí)，COD測試表明硅油的吸附效率相同，但3塊布樣的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)卻不相同。其中最軟的PEHA為Pickering顆粒時(shí)（編號(hào)4），摩擦系數(shù)最小，抗紕裂性能最差；硬度最大的PMMA為Pickering顆粒時(shí)（編號(hào)6），摩擦系數(shù)最大，抗紕裂性能最優(yōu)。這表明顆粒吸附在織物表面，可以抑制紗線的受力滑移，且隨著顆粒硬度的增大，抑制滑移的能力也隨之提升。將1號(hào)與5號(hào)對比后發(fā)現(xiàn)：樣品5不僅摩擦系數(shù)低于1號(hào)，而且抗紕裂性能也較優(yōu)。因此，采用Pickering乳化體系時(shí)，選用P（EHA-MMA）納米顆粒，可有效的平衡織物平滑性與織物易紕裂的矛盾。

對比表3中經(jīng)緯向紕裂值還發(fā)現(xiàn)，緯向的紕裂值總是略高于徑向。這是由于當(dāng)織物經(jīng)向緊度較大時(shí)，單位尺寸的緯線由于受到較大的經(jīng)線阻力變得相對難以滑移［13］。反之，當(dāng)織物緯向緊度較大時(shí)，經(jīng)線就不易滑移。通常情況下，織物的經(jīng)向緊度大于緯向緊度，即織物單位尺寸上經(jīng)紗受到的阻力小于緯紗受到的阻力，因此紕裂現(xiàn)象多沿緯向發(fā)生。

3 結(jié) 論

針對硅油乳液乳化劑用量大和分散穩(wěn)定性差的問題，本文研究制備了一種納米顆粒協(xié)同乳化劑穩(wěn)定的Pickering硅油乳液，并研究了Pickering硅油乳液作為平滑整理劑的應(yīng)用性能，得到結(jié)論如下：

a）采用半連續(xù)種子乳液聚合技術(shù)，可以得到用于穩(wěn)定硅油乳液的Pickering顆粒，且顆粒涂膜與水的接觸角接近90°，表明制備的納米顆粒適合用于制備“O/W”的Pickering硅油乳液，且在油水界面上的解析能較高。

b）構(gòu)建“納米顆粒/乳化劑”Pickering乳化體系能夠大幅提升硅油乳液的分散穩(wěn)定性，乳化劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)由24%降低至8%，降低66.66%，將其用于織物整理時(shí)，與乳化劑單獨(dú)穩(wěn)定的體系相比，Pickering乳化體系穩(wěn)定（以P（MMA-EHA）顆粒為例）的硅油乳液吸附織物的效率更高，乳液穩(wěn)定時(shí)，整理殘液中COD值由57000 mg/L（表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)24%）降低至30870 mg/L，整理后的織物具有更低的表面摩擦系數(shù)（靜、動(dòng)摩擦系數(shù)分別為0.54、0.52）和更好的手感（4～5級(jí)），并在兼顧手感的同時(shí)也提升了其耐紕裂性能，經(jīng)緯向紕裂值分別為5.18、5.26 mm。

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Preparation and application properties of silicon oil emulsion stabilized with nanoparticles

XIONG Chunxian， ZHANG Yunju， WENG Yanfang， YU Jianhua， LIU Zuoping， ZHANG Jianshe

Abstract： Silicone oil is widely used in textile， leather， paint and other industries. In the textile industry， silicone oil is mainly used in the finishing of textiles， giving fabrics soft， smooth， fluffy and other feel. In printing and dyeing processing， it is often necessary to use silicone oil in the form of emulsion. With the common amino silicone oil as an example， on the one hand， soft finishing will not only bring smooth and soft feel to the fabric， but also make the fabric suffer serious slipping， affecting the service life of the fabric; on the other hand， due to its high relative molecular weight and high viscosity characteristics， the dispersion stability of the emulsion is poor. In this paper， the copolymer emulsion particles of isooctyl acrylate （EHA） and methyl methacrylate （MMA） were prepared by semi-continuous seed emulsion polymerization and used as Pickering particles. Pickering silicone oil emulsion stabilized with nanoparticles and emulsifier was prepared to improve the stability of the emulsion and reduce the amount of emulsifier. The resulting emulsion was used in fabric finishing. The effects of Pickering silicone oil emulsion and emulsifier stabilized silicone oil emulsion on the chemical oxygen demand （COD） and the properties （feel， stitch， etc.） of finished fabrics were investigated.

Firstly， the hydrophilicity of Pickering granule latex was evaluated by testing the water contactangle of the film. The results are shown in the bar chart. The contact angle test shows that the water contact angles of PEHA， P（EHA-MMA） and PMMA are 88.1°， 88.5° and 89.6°， respectively， which are all close to 90°. According to the free energy formula of all three kinds of spherical particles on the "oil/water" interface， they can be adsorbed on the "silicone oil/water" interface to form a stable adsorption layer， which gives Pickering silicone oil emulsion high dispersion stability. In order to obtain a stable emulsion， when the emulsifier is stabilized alone， the amount of emulsifier is as high as 24% of the mass of silicone oil （Tab.2）. It can be seen from Tab.2 that the silicone oil emulsion can be stabilized when only 8% emulsifier and 6% nanoparticles are used in the cooperative stabilization system， indicating that the Pickering emulsion system has high stabilization efficiency.

The emulsification system also has significant influence on the COD value of the working liquid before and after finishingand the feel and stitch property of the finished fabric. When emulsifier is used alone to stabilize the emulsion， the COD value in the finished residue increases sharply with the increase of the emulsifier dosage. Studies have shown that the method of increasing the amount of emulsifier to improve the dispersion stability of the emulsion will lead to a large amount of silicone oil remaining in the residual liquid， which will not only cause the waste of additives and the burden of sewage treatment， but also lead to the deterioration of the feel of the finished fabric （Tab.3）. By replacing the emulsifier stabilization system with the Pickering emulsion system， the surface friction coefficient of the fabric is lower， the feel rating is 4-5， and the COD value in the finished residue is lower. P （EHA-MMA） nanoparticles not only guarantee the feel of the finished fabric， but also ensure the good skid resistance of the fabric.

Keywords： silicone oil emulsion; Pickering; COD; stability; synergistic stability; slippage

收稿日期：20230526 網(wǎng)絡(luò)出版日期：20230807

作者簡介：熊春賢（1965—），男，江西臨州人，碩士，主要從事新型染整工程技術(shù)方面的研究。