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氨基改性硅乳液在纺织整理中的应用

作者:氨基改性硅乳液在纺织整理中的应用  来源:氨基改性硅乳液在纺织整理中的应用  发布时间:2010/1/25 10:59:18
1 有机硅优异性能适于纺织整理
有机硅具有独特的硅氧键结构Si一0一Si,赋予较大的键角和键长,分子间作用力小,不像一般的有机分子容易结晶,因此,透气性良好,其较高的键能,使有机硅聚合物具有突出的耐热性和优异的柔软性;其分子链的螺旋结构和甲基伸向外侧,使之具有极低的表面张力,良好的拒水功能;因为硅氢键(Si— H)具有较大的活性,能在高温和金属盐作用下发生水解和缩合交联成膜;有机硅季锣盐的活性基因,有抗菌、防霉的功能,由于结构上的特殊性,使有机硅氧烷聚合物具有润滑、柔软、拒水、消泡、抗菌防霉等一系列特性,适用于棉、麻、丝绸、毛和各种化学纤维的后处理,而成为性能优异、无毒、无刺激性气味的环保型纺织印染助剂。
有机硅纺织印染助剂经历了由初级到高级的发展过程,它同有机硅聚合物的活性,以及与纤维的反应性能有关,一般分为三个发展阶段,有机硅纺织印染助剂按有机硅聚合物所带化学反应活性基团划分,基本分为三种类型:即非活性、活性及具有反应性基团的聚有机硅氧烷化合物。它是有机硅纺织印染助剂第一代、第二代、第三代产品的典型例子。
氨基改性有机硅是在聚硅氧烷大分子链上引入氨基,使聚硅氧烷的性能在许多方面得到了改善、氨基硅油微乳液的制备方法有两种:一是本体聚合法制备氨基硅油,然后将它乳化成微乳液:二是乳液聚合法,制备氨基硅微乳液。
按照氨基在聚硅氧烷分子中的位置,分为单端型、两端型、侧链型、两端例链型等,氨基硅油中的氨基与织物纤维结合,将聚硅氧烷主体引入纤维表里,产生柔软效果,从而充分发挥了聚硅氧烷的润滑作用、氯乙基氨丙基是氨基硅油最常用的氨基硅烷偶联剂,它对纤维的结合力较好,通过烷基与聚硅氧烷主体相连,对水解和热都很稳定,通过调整氨值和其它功能基团,可以取得滑爽,而弹力到柔软等不同效果,所以有人把氨基硅油称作超级柔软剂。
2 有机硅织物整理剂
有机硅织物整理剂在织物整理过程中可用于处理天然纤维和各种合成纤维织物,经处理后的织物具有防皱、抗污、防静电、丰满、柔软、富有弹性和光泽,并提高了纤维的强度。但其缺点是经处理后的织物呈现流水性,使人感到穿着闷热,且难于洗涤。使用硅醚共聚物柔软整理剂,由于在聚醚分子中存在着聚醚链段,使纤维能保存原有条水风格。显示出天然纤维的性能,具有良好的手感,且可提高耐洗性。
采用含氨基的硅烷偶联剂与有机硅进行微乳液共聚,制成的产品用于整理后的纤维制品具有柔软、滑爽的舒适感,可用以整理棉、麻、丝绸、毛纺织品等天然纤维及聚酯、聚酚胶等。
织物的柔软整理目的是降低纤维与人体间磨擦阻力,从而产生柔软接触感的一项整理技术。随着合成纤维的发展,柔软剂的使用己日益重要。织物整理剂对于织物的柔软整理的目的在于降低纤维与纤维问或纤维与人体之间的磨擦力,经过柔软处理的织物,给人以滑爽柔软的感觉,穿着美观舒适,可达风格化、高档化及功能化的质量效果。特别是有机硅柔软剂的改性产品。由于能解决织物泛黄问题,做为新的绿色产品其在织物应用中,用量正在继续增长。
(1)硅氟聚合物
硅氟聚合物整理剂充分利用有机硅化合物柔软、抗皱、防静电、防污染、防水及滑爽和有机氟拒油、拒水、耐磨擦、增强织物丰满度等特性,以高科技的手段实现有机硅与有机氟的共聚改性,再根据汉森理论制成均一的分散体系,合成出性能优异的多功能织物整理剂产品。硅氟聚合物广泛应用于纺织行业的织布、染整、缝制等各个工艺过程。特别是作为柔软剂使用在纺织品的后整理,是纤维制品高附加值化、高功能化不可缺少的原料之一。新型硅氟聚合物作为织物柔软剂对纤维的亲和性好,可自交联成膜,适用于高档织物的整理。对纯棉、毛、化纤仿毛织物产生柔软滑爽和丰满的手感,耐洗性好,同时可提高织物的抗污性、抗皱性、耐磨性、撕破强度等。
(2)有机硅卫生整理剂
有机硅卫生整理剂是由中国纺织科学研究院开发研制的一种新型整理剂,于91年通过鉴定。该卫生整理剂具有活性基团,能与织物发生化学反应,所以具有良好、持久的抗菌、消毒效果。该卫生整理剂具有广谱抑菌、杀菌作用,对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、金黄葡萄球菌、白色捻珠菌等均有抑菌作用,能防止因出汗引起的皮肤恶臭,同时对皮肤病、脚气、湿疹有良好的治疗与预防作用,同时可有效地防止交叉感染。该卫生整理剂采用美国AATCC试验方法测试,抑菌率可达99.9 9/6,采用纺织部FJ549—85标准进行皂洗5O次后,抑菌率仍达到95 以上。同时对人体无毒,对皮肤无刺激作用。
(3)氨烃基改性硅油
氨烃基改性硅油是二甲基硅油中部分甲基(包括基取代后的产物),除保留着二甲基硅油的模性外,氟烃基的存在还可赋予其反应性及柔软性等,因而在纺织柔软添加剂及树脂改性等方面获得到的氨基硅油作为织物柔软整理剂,具有非常好的滑爽性。
(4)三胺型硅烷偶联剂
一般情况在氨值低时,粘度应适当提高,还得根据织物的品种、品级选择合适的参数才能获得最好的整理效果。但该系列柔软剂在使用过程中易使织物黄变,主要原因是未聚会的氨基官能团单体和接技聚合物母体的氨基氧化生色。提高聚合反应的转化率则降低游离杂质,此是不经改性而最大可能抑制黄变的有效途径,也可经高效催化剂的作用,所得产物色泽鲜亮。要求也越来越高、单一氨基活性改性的有机硅产品还不能满足需要,达不到最佳改性效果。
Y一氧丙基硅烷与二乙烯三胺反应合成的三胺型硅烷偶联剂可作为有机硅柔软剂的原料。用其生产的氨基硅油微乳液整理织物后,可使化纤、棉和毛织物具有优良的柔软性、滑糯和弹性;因此,正逐渐替代602硅烷偶联剂,但浅色织物经其整理之后仍会出现泛黄问题。法国罗地亚公司将受阻氨基连接在硅烷偶联剂上之后,可以解决黄变问题,末基氨烷基硅油的性能可用AEo 系列、TX1O系列、T99及Teds等乳化剂乳化成很好的微乳液。用于各种织物整理,特别是毛纺织物具有很好的标光,这是其它有机硅柔软剂无法相比的。
(5)氨基硅油
用602硅烷偶联剂生产的氨基硅油的准氧键节上拥有两个氨基、3个活泼氢,赋予了整理后的织物特殊的无身骨柔软手感:但因活泼氢相对比较多,这种双胺型结构又有协同作用,使其耐高温性较差,容易泛黄,且亲水性差,抗污性也差。环己氨型硅烷偶联剂具有仲氨基,由于空间位阻的影响,使氨基的活泼氢活性降低,从而保证了环己氨型硅油柔软剂的白度得到提高,条水性和抗污性也相应提高。这类硅烷不管是与D4经本体聚合再乳化,还是直接通过乳液聚合制成阴离子乳液,对织物白度的影响都较小,由于乳液聚合引入了一OH基,使其整理织物的弹性指标提高。
(6)丁内酯脂酰化改性氨基硅油
将氨基硅油特别是高氨基含量的同类物Y一丁内酯脂部分酸化改性,可以得到兼顾满足柔软性、白度、吸水性等不同要求的成品,并对缺点加以抑制。其代表产品有德国WACKER公司的抗痘改性是其中一种由此得到氨基改性有机硅做乳液系列产品。在有机硅柔软剂基础上,选用适当的乳化剂,强烈搅拌下乳化,油相在水中形成水包油型分散体,经超声波被深度乳化,粒径小至0.05ram 以下,呈透明的乳液。微乳液性能稳定,分散于微乳液中油相中由于粒径小,可渗入纤维和织物内部,形成永久性股,经久耐洗,赋予织物丰满的观感以及良好的悬垂性,这对细微纤维尤其重要。
在高剪切均质器中配以超声手段,选用适当的乳化液,氨基有机硅可以乳化得激乳液。使用超声手段的优点在于其“空化作用“短时间内粉碎分散至纳米级颗粒,是其他技术无法替代的。对于该系列产品的选择,不仅要根据织物材料、结构,而且还要考虑柔软、滑爽等风格要求以及服用性能。氨基改性有机硅微乳液虽然具有以上诸多优点,但由于在机械改性基础上实现的,故无法改善被整理织物的亲水性、平滑性或赋予织物其它的一些优良性能。
(7)氨液型柔软剂
将氨基改性硅油与聚二甲基硅氧烷(PDMS)或高摩尔质量的氨基改性聚硅氧烷复配后,再配制成氨液型柔软剂,所得柔软剂对织物可达到超柔软整理的效果。
通过在常用氨基改性硅油中嵌人氟化基团、醉基、苹酚基等活性基团使得配制后的产品满足某些更加特殊的整理效果。也可通过氨基改性硅油与其它乳液复配后达到目的。如具有防缩柔软整理效果的柔软剂就是可交联型氨基改性硅油乳液配以氧化硅水溶胶或聚甲基倍半硅氧烷乳液制成的。阻燃柔软整理剂则是在氨基改性硅油乳液中添加氛铂酸配制而成。
氨基改性有机硅柔软剂及其应用各不相同。此类有机硅柔软剂当推法国罗纳普朗克公司最近推出的有机硅整理剂。
以上结构中含仲氨基,而仲氨基氧化可能极小,因而该种柔软剂不仅保存了传统氨基改性硅油的优点,而且克服了其中泛黄的缺点。
(8)派啶官能团有机硅柔软剂
作为派啶官能团有机硅柔软剂的代表,可见DowComing公司发表的专利。它把泛黄程度、柔软性作为比较指标,对呢障改性的有机硅柔软剂与一般氨基改性有机硅柔软剂作了比较,比较结果表明前者整理效果明显优于后者,应指出的是这类改性有机硅柔软剂的制备并不复杂,且原料易得,值得重视研制与开发。
其它化学结构的氨基改性有机硅还有双氧基烷基改性硅油、派峻基改性硅油一氨基改性聚硅氧烷一聚醚嵌段共聚物等。
1)氨基改性有机硅柔软剂以其优越的性能成为众多柔软剂中的侨侨者。就其本身而言,它也是在不断改进发展中,随着各种新型有机硅柔软剂产品的出现,其应用前景也会更加广阔。
2)传统氨基改性硅油,用于织物整理,在改进性能方面还有很多工作要做,目前方向是要求改进织物整理后高温泛黄,改善织物吸湿性、易去污和抗皱性,最终达到一个最佳综合指标。就其余系列产品而言,应追求低成本及再改性或复配更加特殊的性能要求,如阻燃、纺缩、抗静电等。
(9)聚硅氧烷
氨基改性硅油是侧链或链或端基带有胺基的聚硅氧烷,胺基可以是伯胺、仲胺、叔胺或铵盐,也可以是芳香族胺。以胺基改性硅油为主体的柔软剂中7O 以上的是以氨乙基一氨丙基甲基二甲氧基硅烷与二甲基硅氧烷的共聚物为主成分的活性成分配制而成。传统氨基改性有机硅柔软剂属于此类共聚物且只含氨基活性基团,是接枝硅氧烷聚合物。
由于含有活性氨基基团,其极性(范德华引力)可减少织物纤维间的摩擦力,赋予棉、麻、丝等织物柔软、滑爽性。因而,经氨基硅油后整理的织物,尺寸稳定、悬垂性良好、抗起球、折皱后回复、具有丰满的手感,甚至产生丝光效果。因此该系列柔软剂又称为超柔软剂。
就氨基改性硅油的分子结构与柔软效果的关系而言,调整聚合物的分子量以及氨基含量可以得到不同风格的成品;氨当量2000的氨基改性硅油对聚醣细丝的柔软性、平滑性的整理效果最好。

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