有机硅柔软剂的发展与现状

有机硅柔软剂的发展与现状

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有机硅柔软剂的发展与现状

1 有机硅柔软剂的发展历程

有机硅柔软剂由于其主链为-Si-O-，比-C-O-链长，因而分子链更加柔软，具有优

良的润滑柔软性能，在纺织后整理上得到了广泛的应用。其发展过程经历了以下三个阶段。

早在1940 年，美国的Patnode 发表了用二甲基二氯硅烷处理纤维具有防水效果的专利报道。1945 年，美国通用电气(GE)公司的Elliott 等用甲基硅醇钠在碱性水溶液中浸泡纤维，经加热使纤维具有良好的防水效果。50 年代初，美国道康宁(Dow Corning)公司发现用含Si-H 的含氢聚硅氧烷处理织物有很好的防水效果和良好的透气性，但手感差且有机硅膜硬而脆、易脱落，后将其与聚二甲基硅氧烷(PDMS)并用，不仅具有良好的防水效果，而且手感柔软。此后，尽管欧、美、日等世界各国有机硅产品发展很快，产品很多，但基本上都属于二甲基硅油的机械混合物，统称为硅油型产品，也即为第一代有机硅织物柔软剂，二甲基聚硅氧烷(DMPS)是第一代有机硅柔软剂的代表。

具有端羟基的高分子量的聚硅氧烷较早被认为是理想的织物柔软剂，为便于使

用，一般将其制成乳液。1959 年，美国Dow Corning 公司的Hyde 等首先申请了乳液聚合法直接生产羟基硅油的专利。直到1969 年该公司的Weyenbery 才发表了硅氧烷乳液聚合的研究报告。1972 年，Rocks 发表了用乳液聚合法羟基封端的聚硅氧烷乳液在织物整理上的应用报告。1976 年，该公司公布了用乳液聚合法研制成功DC-1111羟基硅油乳液及其在织物柔软整理方面的应用报道。该羟基硅油乳液与机械混合乳液不同，它是阳离子型乳液，稳定性好、适应性强，能使织物耐洗牢度提高，从而向永久性柔软整理前进了一大步。随后相继开发出了应用于织物整理的各种类型的羟基硅油乳液，这些均属于第二代有机硅织物柔软剂。由于第二代有机硅柔软剂存在着功能单一，在使用中易破乳漂油等问题，国内外

有机硅工作者竞相开发了第三代有机硅柔软剂，即改性有机硅柔软剂。这类产品是通过在硅氧烷侧链上引入氨基、环氧基、聚醚、羟基等各种活性基团，大大提高织物的耐洗性、防缩性、亲水性等，并依靠不同的基

团赋予织物不同的风格。目前，人们对有机硅柔软剂的研究主要集中在第三代有机硅产品上。

在三代有机硅柔软剂当中，第一代柔软剂由于不耐水洗，一般与第二代、第三代

柔软剂或其他类型的柔软剂及添加剂混合使用；第二代柔软剂是目前国内、外应用最成熟，最广泛的一类；第三代产品有些已经成熟，但有些仍在研究、改进和开发之中。

2 有机硅柔软剂的种类及结构

有机硅柔软剂按其结构可分为三大类，即非活性有机硅柔软剂、活性有机硅柔软

剂和改性有机硅柔软剂。

2.1 非活性有机硅柔软剂

这是最早使用的有机硅，称为聚二甲基硅氧烷(DMPS)，简称甲基硅油。由于其

聚合度不高，本身不能交联，对纤维也不起反应，整理后的织物手感、牢度及弹性均不理想，因此它不能直接作为柔软剂使用，必须在乳化剂的作用下制备成硅油乳液后才能应用于织物。

2.2 活性有机硅柔软剂

将二甲基聚硅氧烷(DMPS)线型结构的两端用羟基(-OH)取代，或用羟基封头，使

其具有一定的亲水性。用这种端羟基封头的二甲基聚硅氧烷制成的乳液，就是所谓的有机硅羟乳。此类产品种类相当多，可单独作柔软剂使用，也可和其它有机硅配合，起交联反应，在纤维上形成不溶于水的分子膜，因此经整理后的织物具有一定的耐洗和防水效果。

2.3 改性有机硅柔软剂

有反应性基团的有机硅称作改性有机硅，是有机硅主链上活性基被更活泼的基团

取代而得，如被-OH，-CH2CH2O-，-CONH2，-COOCH3 等取代，可进一步提高柔软剂的活性，有利于织物获得柔软、防皱、防起毛起球、亲水、抗静电等效果。

3 改性有机硅油的合成方法及应用性能

3.1 氨基改性有机硅油

在聚甲基硅氧烷链上引入氨基官能基，如氨丙基、氨乙基氨丙基等，可改善硅氧

烷在纤维上的定向排列，柔软性有更大改善，纺织上称为超级柔软剂。

⑴合成方法

氨基改性硅油的合成有本体聚合和乳液聚合两种方法。一步法合成氨基改性有机

硅微乳液的聚合反应机理是D4开环聚合、硅烷偶联剂(A+)共聚改性。

⑵应用性能

与普通硅油相比，氨基改性硅油的活性基团能与天然纤维、化纤及混纺织物进行

更强结合，因此广泛应用于棉、麻、丝、毛、涤纶等织物。但是，氨基改性硅油也存在一些缺点，如黄变、整理织物亲水性下降、氨基分布不均匀。因而不宜用于浅色织物的柔软整理。目前，此类柔软剂仍在提高改进之中。

⑶改进方法

改进的方法有环氧化、酰胺化或仲胺基化，也可将其制成稳定的有机硅微乳液。

陈荣圻提出的解决方法有：将伯氨基变为仲氨基或叔氨基、氨基上连接聚醚、低分子质量聚羟基硅氧烷取代D4（八甲基环四硅氧烷）。

邢润庆等以D4和β-氨基乙基-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷为原料合成了氨基硅

油，通过调整配方、改进聚合工艺和添加有机酸酯、亚硫酸氢钠复合抗泛黄剂等措施，在不降低柔软性和不增加成本的前提下，使织物的泛黄性明显下降。

祝海霞以D4为原料合成氨基硅油并对其化学改性。经测定，合成产品在降低泛黄性的同时，赋予了产品较好的亲水性，产品为阴离子型乳液，可直接溶于水，稳定性较好，可与其它染整助剂同浴使用。

3.2 环氧改性有机硅油

⑴合成方法

在铂催化剂存在下，使含Si-H 键的有机硅与不饱和环氧化合物进行加成反应，

或用含羟基的环氧化合物与含Si-Cl 键的有机硅反应，可以得到环氧改性有机硅油。

环氧改性硅油的合成方法主要有硅氢加成法、异官能团缩合法和开环法。

程建华等在氯铂酸催化下，通过低含氢硅油与不饱和缩水甘油醚、聚氧乙烯基烯

丙醚的硅氢加成反应，合成环氧改性水溶性硅油；并将其与氨基改性有机硅并用，取得了非常理想的柔软效果。