官能团对有机硅柔软剂结构和性能的影响

典型的环氧硅油的结构ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ为：
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从结构式中可以看出．此类硅 油分子中含有可以和纤维上的羟 基、羧基和氨基反应并形成共价键 的活性基团．从而提高了它在整理 织物表面的耐水洗性和对无机盐 的稳定性．同时又克服了氨基硅油 高温泛黄的问题．赋予织物柔软、 平滑和膨松的特点【７］。但是由于疏 水性环氧基的引入．使其乳化困 难，乳液颗粒变大。且不稳定，常常 出现漂油和破乳现象．并使整理织 物的亲水性降低。因此．单官能团 环氧改性硅油除用于白色或浅色 织物的柔软整理外．很少用作其他 织物的柔软整理。
环氧改性硅油通常用环氧值、 黏度和反应性３个参数来表征其 分子结构。环氧值为１００ ｇ的改性 硅油中含有环氧基团的摩尔数．即 表示环氧基的含量。环氧值越大。 所含环氧基的数目越多．改性后织 物的光滑度和手感越好。黏度是表 征环氧改性硅油分子量的一个特 征参数．改性硅油的黏度一般在 ５０。１００ ０００ ｍｍ２／ｓ（２５℃）［８１。反应 性是指环氧改性硅油末端基团的 活性。具有反应性的环氧改性硅 油可以发生白交联．使得整理后 织物的成膜性、耐久性更加优良。 另外．环氧基还可以和其他基团 再改性．弥补自身的缺点。 １．３聚醚改性硅油柔软剂
ａ．易氧化泛黄。氨基硅油中 的伯、仲氨基在受热或紫外线照射 作用下极易被氧化．尤其是占市售 氨基硅油产品７０％的双氨型（Ｂ一 氨乙基一＾ｙ一氨丙基）硅油因侧链＾ｙ 位置上氨丙基具有协同作用”】．加
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速了伯氨基的氧化分解速率．导致 整理后的织物泛黄现象更加严重。
ｂ．氨基分布均匀性。如果氨 基在聚硅氧烷主链上分布不均 匀．在使用过程中，不含有氨基的 聚硅氧烷链段因不能与纤维牢固 结合而容易发生分子团聚．导致 粘辊、漂油等弊病。不仅造成清洗 困难．生产效率下降．而且还会影 响整理织物的效果．严重时会导 致织物回修或报废。
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图ｌ烷基化百分率／％ 上述几种常用抗黄变的方法 虽然能够减少氨基硅油的泛黄现 象．但足整理后织物的柔软度常 常和氨基硅油整理织物的效果有 所差距。Ａｎｎａ Ｍ．Ｃｚｅｃｈ提出当氨 基含量为０．１５％。０．２５％．分子量 大于３０ ０００时．氨基硅油具有低 黄变或无黄变现象【１４］。 提高氨基硅油亲水性的最有 效途径是引入亲水性基团．如在 氨基硅油侧基或主链嵌段引入聚 醚基团、羧基基团等。 ２．２氨基一聚醚共同改性硅油柔 软剂 氨基一聚醚共同改性硅油同 时具有氨基硅油的超柔软性、滑 爽性、回弹性和聚醚硅油的亲水
２多官能团有机硅柔软剂 因为官能团的性质不同导致
单官能团有机硅柔软剂只能满足 织物整理的某一方面或某些方面 的要求．所以要想得到较好的综 合整理效果．研究与开发多官能 团有机硅柔软剂是必需的。
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２．１改性氨基硅油柔软剂 氨基改性硅油的最大缺点是
易泛黄和破乳．通过分析其原因． 可以对其进行抗黄变改性和亲水 性改性。
低．处理效果仍然不佳：从２０世纪 ７０年代末至今．所有改性硅油均 称为第三代有机硅柔软剂．按照 官能团种类可分为单官能团改性 硅油和多官能团改性硅油。本文 着重介绍不同官能团改性硅油的 结构、性质及其对整理织物风格 的影响．并对今后有机硅柔软剂 的研究和发展方向予以展望。 １ 单官能团改性有机硅柔软剂
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官能团对有机硅柔软剂结构和性能的影响
单巨川１，郑庆康１，曾凡超２
（１．四川大学轻纺与食品学院，四川成都６１００６５； ２．成都宏程超凡实业有限公司，四川成都６１００４１）
摘要：综述了不同官能团改性有机硅柔软剂的结构、性能及应用特点，单官能团有机硅柔软剂由于
官能团的性质不同导致其只能满足织物整理某一方面的要求．而多官能团有机硅柔软剂可以针对单官
除了上述几种常见改性硅油 柔软剂外．还有多羟基类化合物 及其衍生物和聚醚共同改性的硅 油、长链烷基和聚醚共同改性硅 油、羧基和氨基共同改性硅油等 多种产品。 ３展望
有机硅作为一种功能性高分 子产品已经逐渐渗透到各行各业 中．尤其是在纺织方面的应用更 是引人注目。今后研究的重点主 要有以下几点：
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性、抗静电性。氨基一聚醚共同改 性硅油巾氨基和聚醚的含量和比 例对整理织物的性能影响很大。 亲水性聚醚含量增加．改性硅油 的亲水性增大．乳液粒子半径减 小．稳定性增加．不易发生破乳、 漂油现象：氨基含量增多，整理后 织物的手感、柔软度虽有提高，但 是随着氨基含量的增加．织物的泛 黄现象严重。因此综合考虑乳液的 稳定性、适用性及对织物的柔软 性、抗静电性等效果认为，含聚醚 改性剂的量应为Ｄ４的１％～１０％． 含氨基改性剂的量应为Ｄ４的 １％～５％【１５］。 ２．３聚醚一环氧共同改性硅油
为主。 有机硅柔软剂的主链结构是
聚硅氧烷．常温以液体形式存在． 所以聚硅氧烷又简称为硅油。有 机硅柔软剂的发展大致经历了３ 个阶段：２０世纪６０年代。有机硅 柔软剂主要是甲基硅油型．这类 柔软剂的最大缺点是与纤维的结 合力差，不耐洗；２０世纪７０年代 初出现的羟基硅油被称为第二代 有机硅柔软剂．虽然它含有能与 纤维结合的羟基．但是结合能力
在１．１中已经提到．氨基硅油 泛黄是由于氨基被氧化成黄色的
硝基或亚硝基所引起的。因此可 以通过减少氨基上活泼氢的数
目．降低氨基的还原性。以达到抗 黄变的效果。通常采用的方法有
酰化改性、引入新的硅烷偶联剂、 环氧化改性、季铵化改性和加入
抗氧化剂等。 常用的酰化剂有乙酸酐、丁内
酯、碳酸亚乙酯、二烷基碳酸酯、 草酸二烷基酯［１２－１３］。酰化改性要注
剂是Ｎ—Ｂ一氨乙基一１一氨丙基型。这
作者简介：单巨川（１９８ｌ一），男，硕士研究生。主要从事染整助剂开发与应用。
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种柔软剂常以八甲基环四硅氧烷
（Ｄ４）、Ｎ—Ｂ一氨乙基一１一氨丙基甲基 二甲氧基硅烷（ＤＬ—１０３）、六甲基二 硅氧烷（ＭＭ）为原料。以ＫＯＨ为催 化剂，二甲基亚砜（ＤＭＳＯ）为促进 剂．通过本体聚合制得。
氨基改性硅油因其分子链上 含有强极性的氨基．可与纤维上 的羟基、羧基等基团相互作用，排 列比较整齐．具有很好的取向性 和吸附性…．使纤维之间的摩擦系 数下降．从而达到良好的柔软效 果．有“超柔软”之美称．广泛应用 于棉、麻、毛、丝等天然纤维和涤 纶、锦纶、丙纶等合成纤维的柔软 整理。然而．氨基改性硅油在使用 过程中存在以下几个问题：
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ａ．鉴于单官能团改性有机 硅柔软剂在使用性能上的不足． 继续开发新型、低成本、多官能团 共同改性硅油或对不同单官能团 改性硅油进行复配来改善有机硅 柔软剂整理织物的各项性能具有 广阔的市场前景。
ｂ．有机硅柔软剂微乳液中 乳化剂的含量不仅影响织物整理 效果而且对硅油的降解起阻碍作 用．因此乳化剂的选择和用量就 显得尤为关键。这就要求科研工 作者更加深入地研究微乳液理 论．从而能够制备出含微量乳化 剂的硅油微乳液。
２０世纪７０年代末期．改性有 机硅柔软剂开创了纺织品柔软整 理的新局面．把有机硅柔软剂的 研究开发推向了更高阶段。相继 开发了氨基、环氧、聚醚、羧基、醇 基、酚基、巯基、多羟基改性硅油， 改性氨基硅油及其混合改性硅油． 如聚醚一氨基改性硅油、聚醚一环 氧改性硅油等．其中以氨基类硅 油居多。
１．１ 氨基改性硅油柔软剂 最常见的氨基改性硅油柔软
ｃ．氨基的引入影响亲水性。 氨基改性硅油分子链中由于氨基 的存在．使产品的亲水性降低．因 此整理后织物的吸湿、导湿性下 降。服用性能下降。
氨基硅油通常以氨值、黏度和 反应性３个参数表征其分子结构【６Ｊ。 氨值越大．氨基硅油上氨基数量越 多．分布越均匀．与织物的结合力 越大．因此硅油在织物上的排列更 加规整，织物柔软、平滑性更好。但 是由于伯、仲氨基在光、热的条件 下．容易发生氧化反应泛黄．所以 氨值不宜过大．一般在０．３。０．６之 问。通常黏度随分子量的增大而增 大．黏度越大．氨基硅油在织物上 成膜的效果越好．平滑性越好．但 是黏度过大不仅会阻碍硅油渗透 到织物内部．而且使氨基硅油乳化 困难。乳液稳定性变差。反应性是 指硅油中是否含有可以白交联的 活性基团（如羟基、甲氧基），活性 基团越多，反应性越强．整理后织 物的弹性越好． １．２环氧改性硅油柔软剂
亲水性聚醚改性硅油．可以提 高整理织物的亲水性、抗静电性、 柔软性、滑爽性及防污性等…。聚 醚结构巾ＥＯ的亲水性强．ＰＯ的 亲油性强．可以通过调节ＥＯ和 ＰＯ的比例．达到所需要的亲水亲 油平衡值．当聚醚与聚硅氧烷的比 例大于１．５时．改性硅油本身就可 以溶于水．不需要加任何乳化剂乳 化：即使小于１．５时．也只需加入 少量乳化剂就可将其乳化【１０Ｊ。因 此．聚醚改性硅油的乳化性能良 好．在储存、运输和使用过程中不 易产生破乳、漂油现象．当亲水性 基团所占比例较大时．还可以自 乳化。但是亲水性和耐久性是一 对矛盾因素．亲水性过大必将导 致整理织物的耐久性下降。
聚醚改性硅油的最大缺点之 一是没有活性基团．与纤维的结 合能力弱．成膜性差。为了克服此 缺点．可以通过聚醚一环氧共同改 性来解决。
改性后的硅油不仅具有聚醚 改性硅油的全部优点．而且还具 有环氧改性硅油耐洗、抗皱等优 点。此类硅油主要用于柔软、抗静 电、防污、防皱等织物整理，是阳 离子氨基硅油柔软剂开发成功之 前用量最大、效果最好的一类活 性有机硅柔软剂【１６１。 ２．４其他官能团共同改性硅油柔 软剂
一般来说．非离子型表面活性 剂水溶液在升温过程中都有浊点 温度，聚醚改性硅油也不例外。温 度较低时．聚醚链段中的氧原子 与水形成了氢键．使整个硅油大 分子稳定地存在于水中…］：随着 温度升高．分子问的热运动加剧。 聚醚与水形成氢键的稳定性减 弱：当温度继续升高达到浊点温 度后。氢键最终被破坏．聚醚硅油 乳液就会变浑浊而影响整理效 果。因此使用时应该将温度控制 在浊点以下。
能团有机硅柔软剂的不足进行改性，解决黄变、亲水性等问题。最后，对有机硅柔软剂的发展方向进行了
展望。
关键词：柔软剂；改性；氨基硅油；聚醚硅油
中图分类号：，Ｉ’ｓ １９５．２弓
文献标志码：Ｃ
文章编号：１０００—４０３３（２００８）０６—００５６—０４
有机硅材料具有柔软、润滑、 成膜、耐热、环保、生理惰性和低 表面能等优良的性能［Ｈ Ｊ．并且在 合成过程中环境污染小．生物降 解性好．对人体无害．是一类性能 优良的环保型织物整理剂．在国 外有人称其为“工业维生素”。目 前．纺织工业中有机硅材料主要 用作柔软剂、润滑剂、防水剂、消 泡剂。也用于涂饰剂、防霉剂和超 细纤维上浆剂等［３］．其中以柔软剂
采用添加硅烷偶联剂法改性
硅油．其效果也十分显著。常用新 型氨基偶联剂如下：
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聚醚硅油一般是指侧链碳原 子上连有聚氧乙烯基、聚氧丙烯 基、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚 基的硅油，其中以最后一种居多。 其结构式为：
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意的是酰化程度既不能过高也不 能过低．当酰化程度占原有氨基
硅油中氨基含量的３０％～７０％时． 这类硅油整理后织物的效果最
佳：酰化程度过高，会降低氨基硅 油的柔软性能：酰化程度过低。又 起不到抗黄变的效果。一般来说． 常用酰化剂不会对整理后织物的 机械性有太大影响。用经过酰化
的氨基硅油处理织物，其手感、白 度、亲水性俱佳，唯有用乙酸酐酰 化改性硅油整理织物后抗污性能 有所降低［１２１。