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织物柔软剂的研究进展
发布时间2013-8-23 11:20:36  浏?#26469;问?5

织物柔软剂的研究进展

      随着人们生活水平的提高人们对织物柔软程 度的要求越来越高纺织行业已将柔软处理作为提高产品质量和附加值的重要手段柔软剂是一种能够吸附于织物纤维表面并使纤维表面平滑以改变手感使织物更有舒适感的纺织助剂近年来尤其是合成纤维的发展使得柔软整理更加重要原因在于大多合成纤维比天然纤维粗糙更需要用柔软剂来改善本文介绍了织物柔软剂的作用机理分类重点列举了一些典型柔软剂的结?#36141;?#24615;能并探讨了绿色环保型柔软剂的发展方向

1柔软剂作用原理

      柔软剂的化学结构主要由疏水基团和亲水基 团两部分组成[1]柔软整理的目的是使织物表面平滑柔软改变纤维的动摩擦系数Ud和静摩擦系数UsU=Us-Ud?#35805;?#21487;用来评价柔软整理的效果[2]柔软剂调节了纤维表面的摩擦系数从而降低了纤维间或纤维与人间的摩擦阻力当手接触到织物时只要稍用力就可以使纤维间产生滑动变形而有 柔软的感觉其作用原理体现在如下两个方面

1.1结合性

      柔软剂分子中若含有环氧基羟甲基氨基亚氨基环氮乙烷基甲氧基?#24050;?#22522;等能与纤维分子中的羟基?#20174;?#30340;基团则可大大提高其耐洗性若柔软剂分子为表面活性剂其对纤维应具有吸附能力此吸附作用是由于异性电荷的化学亲和力和范德华力具有直链的烷基疏水基和含有较强亲水基的表面活性剂是使吸附排列整齐的必要条件之一[2]

1.2柔韧性

      织物被柔软剂整理后直链烷基?#35805;?#20026;C14C18 定向地排列于表面使织物具有柔软感[3]若受到外 力?#20445;?#30095;水烷基链中的C-C单键能够在保持键角不变的前提下绕单键进行旋转使直链烷基形成无规则的弯曲状态即形成了分子链的柔韧性于是柔软剂就降低了纤维的摩擦系数增加了织物的柔软性有机硅柔软剂能在织物表面形成连续透明的薄膜其柔软平滑作用则是由于有机硅化学结构中甲基具有定向性的缘故在纤维表面排列成一层整齐的甲基层因此产生柔软感[1]

2柔软剂的分类

      根据结构特征可以把柔软剂分为3类?#20174;?#22411;表面活性剂型非表面活性剂型?#20174;?#22411;柔软剂是靠与纤维分子中的羟基发生化学?#20174;?#32780;具有耐洗柔软效果的柔软剂表面活性剂型柔软剂是依靠它吸附在纤维表面后覆盖在织物表面的直链烷基 产生柔软作用的?#29615;?#34920;面活性剂型柔软剂目前主要是有机硅化合物靠其定向排列的甲基产生柔软作用

2.1?#20174;?#22411;柔软剂

      ?#20174;?#22411;柔软剂分子中含有能与纤维的羟基直 接发生化学?#20174;?#30340;基团因而其具有较强的耐洗性主要有乙烯亚铵类衍生物和酸酐类衍生物等

2.1.1乙烯亚铵类衍生物

      这类柔软剂中最重要的是十八异氰酸酯和乙烯亚铵的缩合物[4]其结构式见图1a但后来研究发现此类化合物具有致癌 性[2] 使这类柔软剂的生产受到限制

2.1.2酸酐及其衍生物

      典型的代表物是由两个分子脂肪酸脱水生成酸酐化合物或由一个分子脂肪酸本身脱水生成的烯酮化合物[2]但后者不稳定必须在产品中添加稳定剂其结构见图1 b

2.2表面活性剂型柔软剂

      表面活性剂型柔软剂按亲水基的特性又可以分为阳离?#26377;?#26580;软剂阴离?#26377;?#26580;软剂非离?#26377;?#26580;软剂两性型柔软剂

2.2.1阳离?#26377;?#26580;软

      阳离?#26377;?#26580;软剂的应用较为广泛其与各种天然纤维或合成纤维的结合能力较强[4]且能?#36141;?#25104;纤维具有?#27426;?#30340;抗静电效果缺点是有泛黄现象并且对人体有?#27426;?#30340;刺激性因而用量逐渐减少按照离子类型阳离子柔软剂可以分为叔铵盐类和季铵盐类两种

1叔胺盐类

      这类柔软剂在不同的酸碱环境中呈现不同的离?#26377;[5]是一种弱阳离?#26377;?#26580;软剂其与表面带负电的织物纤维表结合力较小容易在洗?#37038;?#33073;落因此在家用柔软剂领域用量较少其代表品种见图2ab

2季铵盐类

      阳离子柔软剂中的绝大多数是季铵盐从其化学结构来看这类柔软剂又可分为以下几种类型[5]?#21644;?#22522;三甲基季铵盐类双烷基二甲基季铵盐类咪唑啉季铵盐类含酯基或酰胺基或聚乙二醇基的季铵盐类烷基三甲基季铵盐类柔软剂结构通式见图2c式中R为C12的烷基链双烷基二甲基季铵盐类柔软剂性能优良是较早应用的柔软剂之一其结构通式见图2d咪唑啉季铵盐类柔软剂结构式见2e咪唑啉环的亲水性好能够被生物降解是正在发展中的一类柔软剂含酯基或酰胺基或聚乙二醇基的季铵盐类柔软剂的发展?#19979;?#20294;品种在?#27426;?#22686;加其中有代表性的化合物见图2fg季铵盐类柔软剂其生物降解?#36234;?#22909;因而在环保要求?#32454;?#30340;国家使用较为广泛

2.2.2阴离?#26377;?#26580;软剂

      阴离?#26377;?#26580;软剂应用较 早但其不易被纤维吸附易于被洗脱因此效果 较差其主要类型有硫酸酯盐蓖麻酸丁酯硫酸化物磺基琥珀酸酯等

1硫酸酯盐

      即土耳其红油[6结构式见3a该类柔软剂溶解性良好可以调节其对纤维的亲和性产生良好的柔软效果但在空气中容易出现变黄现象

2蓖麻酸丁酯硫酸化物

      其结构见图3b国内又称之为磺化油AH对纤维有平滑和抱合等[2]

3磺基琥珀酸酯

      其化学结构见图3c它们是重要的阴离?#26377;?#26580;软剂柔软性和平滑性都较好并且具有吸水性[7]

2.2.3两性柔软剂

      这类柔软剂对纤维的结合力较强不会使纤维变黄能在广泛的pH值介质中使用[2]常与阳离?#26377;?#26580;软剂混用其品种主要有?#21644;?#22522;甜菜碱型和咪唑啉型等[8]

1咪唑啉型

      适合作为柔软剂的咪唑啉型表面活性剂结构见图4a

2烷基甜菜碱型

      这是一类使用较早的柔软剂主要包括十六烷基三甲基甜菜碱和十八烷基二甲基甜菜碱[8]结构式分别见图4bc

2.2.4 非离?#26377;?#26580;软剂

      此类柔软剂对纤维的吸 附?#36234;?#24046;但能与阴离子和阳离?#26377;?#26580;软剂合用 在非离?#26377;?#26580;软剂中以季戊四醇和失水山梨糖醇这两大类最重要[8]其结构式见图5

2.3非表面活性剂型柔软剂

      目前该类柔软剂用的最多的是有机硅化合 物并且发展十分迅速

2.3.1有机硅类

      该类柔软剂的发展大致经历了以下几个时期第一代有机硅织物柔软剂(非活性聚有机硅氧烷)第二代有机硅织物柔软剂(活性聚有机硅氧烷)以及第三代有机硅织物柔软剂(改性聚有机硅氧烷)[9-11]

1第一代有机硅织物柔软剂

      其化学结构见图6a硅油分子中不存在?#20174;?#22522;团使?#20204;?#35201;制成稳定乳液手感耐洗性和弹性均较差[10]

2第二代有机硅织物柔软剂

      其化学结构见图6bc含氢硅油中具有很好?#20174;?#24615;能的Si-H它既可以与羟基硅油以及纤维中的羟基作用?#37096;?#20197;自身相互交联[9
]后者中含有羟基亦可作为?#20174;?#22522;团上述两种材料如果混合使用在整理过程中两者相互交联形成网状结构除具有良好的柔软性能外还赋予织物高抗皱性和弹性

3第三代有机硅织物柔软剂

环氧改性硅油

      其化学构如图6d所示其中R基团中的环氧基能与纤维?#20174;?#25110;与其他并用的柔软剂作用在织物表面形成有机硅膜使织物具有长期柔软和拒水性能[9]

氨基改性硅油

      其化学结构见图6e其 中Y基团能改变硅氧烷在纤维上的定向排列增强柔软效果纺织上称为超级柔软剂[11]

聚醚基改性硅油

      化学结构见图6f此类柔软剂具有防?#27425;?#21644;抗静电效果[12]由于侧链含有亲水性的聚醚能直接水解不需制成乳液使用方便[13]

羧基改性硅油

      其化学结构见图6g它和 氨基环氧基硅乳混合使用以提高其柔软性[9]

环氧和聚醚改性硅油

      其化学结构见图6h该硅油能自身乳化具有耐洗的柔软作用且有抗静和防?#27425;?#30340;性能[9] 总之有机硅柔软剂是目前纺织上应用广性能好效果最突出的一类柔软剂[14]在今后的织物整理中将发挥重要作用


2.3.2其他非表面活性剂型柔软剂

      早期以天然油脂石蜡类为主天然油脂和石蜡在乳化剂的作用下配成乳液可用作柔软整理剂但其吸附性和柔软性都较差其?#20301;?#26377;聚乙烯树脂乳液将聚乙烯进行氧化处理使其分子中有部分羧基化(-COOH)能增加亲水性平滑效果好使其对织物有柔软作用[15]

3柔软剂的绿色环保发展方向

      绿色化学包含两方面的内容首先要求化学品在使用完后在自然环境中能够很快环境微生物所降解其?#25105;?#27714;生产过程绿色化即绿色合成

3.1绿色合成

      在柔软剂的合成中要使原料最大量地进入产 品中即提高原子的经济性设法降低能耗尽量在常温常压下合成只要有可能不论原料中间产物和最终产品均应对人体和环境无害在技术可行经济合理的情况下原料要采用可再生资源代替不可再生资源在合成?#20445;?#21487;选?#37238;?#25928;的催化剂提高?#20174;?#25928;?#30465;?

3.2可降解性

      随着环保问题的日益突出柔软剂向着环保型方向发展[6]要求柔软剂使用后在自然环境中能够快速地被微生物分解不会在环境中存留很长时间不会对环境和人体造成毒害在开发新的柔软剂品种时应选用可降解的原料使用完后应及时地分解有毒产品尽量把污染程度降到最低

4结语

      综上所述柔软剂是织物整理不可或缺的助剂那些效果差或者污染较大的产品将逐渐被淘汰在未来的开发过程中柔软剂将向环保型与多功能型的方向发展能够生物降解不会造成环境问题同?#26412;?#22791;如抗静电耐高温抗撕?#36873;?#38450;玷污等多方面 的性能

参 考 文 献

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3杨栋梁.织物的柔软整理(三)J.印染助剂199916333-34.
4刘昌龄.纺织品柔软整理和柔软剂J.河南纺织科技1996 46-9.
5唐增荣.纺织品柔软整理剂的应用研究(下)J.染整科技 2000219-23.
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8陈荣圻.纺织品柔软剂一J.印染199319338-41.
9张先亮陈新兰唐红定.精细化学品化学M.武汉大学出版 社2008.247-248.
10赵虹.有机硅织物柔软剂J.辽宁丝绸1995138-40.
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14张济邦.有机硅柔软剂的现状和发展方向(一)J.印染199622 634-36.
15倪捷.织物用柔软剂的现状和发展新课题J.上海染料1996 511-20.

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