表面活性剂的应用-2.ppt

表面活性剂的应用 洗 涤 剂 Author：Tianyou Yue 洗涤剂种类很多，洗涤剂的主要成分 是表面活性剂，为提高洗涤效果，往往在 洗涤剂中还加有诸如无机盐及其他助剂。 从洗涤剂的主要成分表面活性剂来看 ，有离子型、非离子型和两性型表面活性 剂。 Author：Tianyou Yue 一、阴离子表面活性剂 这类表面活性剂应用最广，其中尤以肥皂、烷基硫酸钠和十 二烷基苯磺酸钠应用最广。阴离子表面活性剂价廉，且与碱 合用时能增强去污力，织物洗后手感较好。 1.肥皂 由天然油脂与氢氧化钠水溶液加热皂化而得 钠皂、钾皂在软水中具丰富的泡沫和良好的洗涤能力，用于棉织物，几 乎没有一种洗涤剂能与之相比，其携污能力较好，并具有优良的乳化力 和渗透力。但在硬水中易形成不溶于水的钙或镁皂，降低洗涤力，沾污 织物。肥皂易水解，也会降低洗涤性能。 Author：Tianyou Yue 2 烷基苯磺酸钠(ABS和LAS) ABS(ALkylbenzenceSulfonate)应用最广泛、常用的是十二烷 基苯磺酸钠，它是由四聚丙烯和苯反应得到十二烷基苯，然 后再磺化，最后用苛性钠中和。 ABS是支链烷基苯磺酸钠十二烷基苯磺酸钠发泡、润湿、乳化、去污 力均较好，且耐硬水性优，但其生物降解性较低劣，而直链烷基苯碳酸 钠LAS (Lanear ALkylbenzence Sulfonate)的去污性均与ABS没什么差异 ，但其生物降解性较好。 Author：Tianyou Yue 在LAS中也以十二烷基苯磺酸钠应用最广泛，其合成反应如下 ： 在合成中，常有支链或带有不同链长的同系物存在。制备方法不同，还有 不同异构体存在。随着烷基碳链增长，洗涤性提高，但溶解度降低，对位 的洗涤性较邻位好。 十二烷基苯磺酸钠在印染上可作棉布煮练助剂和净洗剂。 Author：Tianyou Yue 3烷基磺酸钠(As) 烷基磺酸钠(ALkyl Sulfonate)国外称Mersolate(IG)，国内称601洗涤 剂，其化学通式为RSO3Na(R：C14C18)工业合成反应为： AS以直链为佳，碳链15-16最适宜，它在硬水中有良好的润湿、乳化 、分散、起泡和去污力，易被生物降解，价廉，但去污和携污力较肥 皂差。印染中常作棉布煮练助剂和印染后清洗剂。 Author：Tianyou Yue 4脂肪醇硫酸脂钠 脂肪醇硫酸脂钠又称烷基硫酸钠(ALkyl Sulfate)，结构式为：ROSO3Na (R是C12C16的正构烷基)。工业生产反应式如下： 脂肪醇硫酸酯钠具有较好的起泡、去污和乳化性能，织物洗后手感柔 软，漂洗容易。分子中烷基以C12C18为宜，碳链增长，发泡力降低， 去污力提高。在脂肪醇的合成过程中，随仲醇形成及增加，则润湿力 提高，洗涤力降低，且酯键越接近分子末端，洗涤力越大。 此洗涤剂价高，所以印染中主要用于丝、毛等高档精细织物的洗 涤。内于其对皮肤刺激小，因此也可用于洗发润发香波和牙膏中。但 在游离酸存在下，这类洗涤剂易分解。 Author：Tianyou Yue 5.仲烷基硫酸钠 SAS具有优良的化学稳定性和生物降解性，无毒，降 低表面张力及润湿力达到非离子表面活性剂水平，其 cmc与烷基酚聚氧乙烯醚相近，易形成胶束，又出于 其为离子型，因而可形成稳定的乳液，并防止油蜡等 所形成胶束的再沉积。正因为其性能十分优异，故是 近十年发展最快的品种，国外不少高效的净洗、精练 剂命均有它存在。如 A巴斯大公司的Leophen含C14 C16H29-33 SO3Na (SAS)达27%，其耐碱性(高温下)可达 80gL。 Author：Tianyou Yue 6脂肪酰胺磺酸盐 (1)油酰氨基酸钠(国内称雷米邦A) 雷米邦A具有中等去污力，在硬水和碱性液中稳定性高，在强酸性液中 易分解，少量纯碱的存在，可提高洗涤能力。蛋白质纤维洗后光泽、弹 性及手感均有改善。 (2)胰加漂T(N，N油酰甲基牛磺酸钠) 胰加漂T耐酸、碱、氧化剂、硬水，烷基碳原子须大于12以1618具 有最好净洗力。它具有较好的渗透、乳化、扩散和去污力，泡沫丰富而 稳定，易溶。毛、合纤织物洗涤后手感、光泽均有所改善。 Author：Tianyou Yue 二、阳离子表面活性剂 这类表面活性别去污力差，价格高，且不能与 阴离子表面活性剂复配、因而不作洗涤剂的主要 成分。但阳离子表面活性剂具毛良好的杀菌和消 毒能力对纤维也有优异的吸附性具优良的抗 静电性和柔软性，所以在特殊的情况下使用阳离 自表面活性剂。但需指出的是，阳离子表面活性 剂只有在第二层吸附时，才能取得有效的去污能 力。当然，在较强酸性条件下，蛋白质纤维具正 电荷，这时阳离子表面活性剂显示了较好的洗涤 能力。 Author：Tianyou Yue 三、非离子表面活性剂 非离子表面活性剂作洗涤剂具有去污力大、泡沫少、耐硬水及电解质 、cmc低、较好的生物降解性等特点，因而其品种和用量逐年增加。 日前主要的品种有聚乙二醇、脂肪酰胺、聚醚和蔗糖脂类。 1.脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO) 分子中环氧乙烷数达1015、疏水基碳1218时，具有良好的去污力， 其浊点随n增加而提高，随疏水基中碳原子增加而降低。 这类表面活性剂具有良好的增溶、乳化和去污能力，印染工业中主要 用于毛织物和腈纶织物的浴洗和前处理. Author：Tianyou Yue 2.烷基酚聚氧乙烯醚 最常用的是壬基酚、辛基酚，环氧乙烷数以910最合适。目前应用广 泛，但生物降解性差。这类表面活性剂耐硬水，耐碱、耐酸性很好， 起泡力强、乳化性好，且有润湿、渗透、分散性、是一类性能全面的 表面活性剂。 在印染工业中，它用于粘胶净洗、羊毛脱脂和精练中。 Author：Tianyou Yue 3 . 脂肪酸聚乙二醇酯 分子中疏水链以1218碳、1215个环氧乙烷为宜，n数降低或增加，其 乳化能力提高，但洗涤力降低。 在印染工业中，它们主要用于煮练、染色的渗透和匀染及纺织时的平 滑剂。 4聚醚 这类洗涤剂去污力强，乳化性好，低泡，净洗力大于肥皂，是最优良 的净洗剂。合成中调节a、b、c比例，可得到各种不同性能的洗涤剂 。实际应用时，聚氧丙烯相对分子质量小于900时洗涤效果明显降 低；友10002000之问，洗涤能力较强，聚氧乙烯含量在40。70 时，洗涤力最高。 Author：Tianyou Yue 5聚氧乙烯脂肪酰胺 此类产品泡沫稳定性特强，具有很好的脱脂件和乳化性，不耐酸，耐 硬水及碱，用于配制各种冲洗剂和乳化剂。印染工业中主要作织物洗 涤剂用。 6蔗糖酯 蔗糖脂无毒、无臭、无味，溶于水呈透明状，用于低泡洗涤剂生产。 Author：Tianyou Yue 四、两性型表面活性剂 两性型表面活性剂结构复杂，成本高，但对皮肤刺激性低，杀菌力强 发泡力强，生物降解性强，织物洗涤后具有柔软的手感，因而在特殊的 场合，它是一类有强竞争力的产品。 1.甜菜碱类 分子中R为C12C16的烷基。最近开发的羟基磺酸甜菜碱(HSB)净洗力更 强，在硬水中，其洗涤力比LAS和PAEO等优越得多。 若在HSB中加微量阴离子表而活性剂，则HSB的去污力明显增强， HSB具有很低的起泡性。 Author：Tianyou Yue 2. 氨基酸型 N烷基氨基丙酸类洗涤刑是近年开发的、很温和、对眼睛天 刺激作用、对各种纤维有很好洗涤效果的两性表面活性剂。 这类表面活性剂对棉织物的去污力远高于LAS，且与阴离子表面活 性剂有很好的配伍性，加少量LAS后，协同效应明显。 五、助洗剂 Author：Tianyou Yue 五、助洗剂 在洗涤剂商品中，除作为洗涤用的主要成分表面活性剂外 ，还有各种添加剂以提高洗涤效果，改善使用性能，提高 商品价值。这些添加剂称之为助洗剂。 助洗剂分为无机助剂和有机助剂。一般洗涤剂中含表面 活性剂约10%30，助洗剂约30%80。由于助洗剂 作用不一，因而采用的助洗剂品种也有较大差异。 从实际情况看，助洗剂的主要作用有:增强表面活性作用 ，防止污垢沉积；硬水软化作用；缓冲作用；改善泡沫性 能；增加溶解度；提高粘度；改善刺激性，柔软、抗静电 、增白、抑菌、杀菌等；增加透明度，改善外观等。 Author：Tianyou Yue 1. 无机助洗剂 无机助洗剂包括；磷酸钠、碳酸钠、硫酸钠、硅酸钠等。 (1)磷酸盐类： 常用的是磷酸三钠(初期产品)，而合成洗涤剂中使用的是缩合磷酸盐， 如焦磷酸钠(Na4P2O7)、三聚磷酸钠(Na5P3O10)、四聚磷酸钠(Na6P4O13)、 六偏磷酸钠(NaPO3)。这些多聚磷酸钠在水中能将金属离子螯合，而螯 合物又不沉淀。在上述多聚磷酸钠中，对钙离子螯合以六偏磷酸钠最强 ，而镁高子则以焦磷酸四钠最强；聚磷酸钠对钙、镁高于螯合能力均在 两者之间，因而软化水以三聚磷酸钠最为理想。另外，三聚磷酸钠还具 有对其他金属离子捕捉的能力，对蛋白质膨润、增溶的能力，促进脂肪 乳化，对固体粒子分散作用。三聚磷酸钠本身呈碱性，但在溶液中具有 缓冲能力；它还具有吸水能力，防止产品因吸湿而结块。 聚磷酸盐，尤共是三聚磷酸盐对洗涤剂中表面活性物均有协同作用。 一般普通洗涤剂中含量达3550，但三聚磷酸钠的大量存在，引起 排放液磷含量增加，造成废水的富营养化”。 Author：Tianyou Yue (2) 硅酸盐 硅酸盐在洗涤剂中起着重要的作用。它与表面活性剂一 起使用，具有良好的助洗效果。 主要特点有：缓冲作用，即使在酸性污垢存在下也能维 持pH值几乎不变，在几种无机助剂中其缓冲作用是最好 的；悬浮、乳化作用、并有稳定泡沫作用这是由于硅 酸的胶束结构所造成的；软水作用，它能与重金属离子 生成不溶性盐，这种沉淀易用水漂洗去除，但它本能与钙 、镁络合；对纺织品有保护作用，对某些金属具有防腐 蚀作用；能降低浆粘度，增加粉状颗粒强度、流动性和 均匀性；与三聚磷酸钠混合，对洗涤剂协同作用明显； 易形成硅垢沉积，织物手感粗糙。 Author：Tianyou Yue (3) 碳酸盐 碳酸盐呈强碱性，能软化硬水， 由于强碱性使洗涤效果 增强，但对羊毛、丝、锦纶等易受碱影响的纤维洗涤极不适 合加碳酸盐。然而用于棉织物的重垢洗涤剂则可加入，但用 量不能过高，般低档洗衣粉用量不超过10。 (4)硫酸纳 硫酸纳除作为填充剂，增加含固量，降低成本外，还 能压缩离了型表面活性利扩散双电层，增加表面吸附，使 之易形成胶束，有利于润湿和去污。此外硫酸钠也能防止 结块。但用量不能过高，否则影响洗涤。 Author：Tianyou Yue (5) 沸石 沸石是具三维构造的铝硅酸盐，含有一加热即容易脱出的结晶水。沸 石中的钠能和洗液中的重金属离子交换，使水软化，同时使洗涤液呈碱 性，提高洗涤效果。沸石具有很高的吸附性，能吸附污垢粒子促进污 垢聚集或成为污垢积聚成长的核，起到增强洗涤剂的去污效果。沸石不 存在富营养化问题。它对环境安全，经济上优越，但助洗效果不及三聚 磷酸钠。 (6)其他助剂 硼砂、膨润土等均能作助洗剂，它们分别具有缓冲能力、协同作用、 硬水软化作用等。 氢氧化铝、钛白粉、石英砂等，能起分散相防止结块作用，并能提高 白度。 过氧酸盐一方面起漂白作用另一方面能增加洗液碱性和缓冲性。 Author：Tianyou Yue 2有机助剂 洗涤剂中有机助剂量虽少，但其作用不亚于无机助剂。常用有机助剂 主要合：螯合剂、抗再沉积剂、泡沫稳定剂、荧光增白剂、增稠剂、 增溶剂及其他助剂。 (1)螯合剂：主要是替代三聚磷酸钠。有机螯合剂有两类 含氮羧酸。如乙二胺四乙酸(EDTA)、氮川三醋酸(NTA)、二亚乙 基三胺五蜡酸(DTPA)、它们能与重金属离子螯合，尤其是对三价金 属离子如Fe3+，其螯合能力大于磷酸盐。这些化合物均属酸性，所以 在强碱性溶液中效果会有所降低。它们的使用，虽解决了废水中磷的 问题，但又带来了合氮问题，因而同样存在“富营养化”问题。 羟基羧酸 如葡萄糖酸(在含游离碱时还有特殊效能)、柠檬酸、酒 石酸等它们对金属离子具有较强的螯合能力，是类有前途的有机 螯合剂， Author：Tianyou Yue (2) 抗再沉积剂 羧甲基纤维素钠(cmc) 其为高分了电解质，易吸附于固 体质点表面上，使表面电荷密度增大，增加了质点的分散 稳定性，从而防止污垢的再沉积。它对棉织物效果最好。 聚乙烯吡硌烷铜(PVP)。PvP对各种合成纤维及树脂处理 的棉织物效果较好，在硬水中效能优于羧甲基纤维素钠， 水中溶解性较好，又能适应于无机盐，可做重垢液体洗涤 剂的抗再沉积剂。 Author：Tianyou Yue (3)泡沫稳定剂 工业及家用洗衣机中使用的洗涤剂需要较低泡沫，否则 机械不能正常工作。所以常用不同表面活性剂复配来达 到此目的，如将磺酸盐和或硫酸酯盐和或非离子表 面活性剂与肥皂复配。另外，加入烷基醇酰胺后，表面 活性剂产生的泡沫稳定性提高，同时也增加了渗透性和 去污力而高级脂肪酵类能抑制表面活性剂的发泡性。 特殊的低泡非离于表面活件剂如聚醚能与其他的表面活 性剂复配，使泡沫多的洗涤剂降低起泡力。 而家用洗涤剂需要有良好的起泡力，则可添加脂肪族 氧化叔胺，能使洗涤剂在洗涤时显示极好的起泡性和保 护皮肤的功能。 Author：Tianyou Yue (4)荧光增白剂：荧光增白剂在洗涤时被织物吸收，增加织 物的白度和亮度。洗涤剂用的荧光增白剂依使用的纤维和 洗涤剂的状态而定，用量般为0.10.5。家用洗衣粉 中增白剂含量往往较高。 (5)增碉剂：在液体或膏状洗涤剂中，为提高其粘度，则 加入增稠剂。常用的增稠剂有：羧甲基纤维素钠(CMC)； 要求透明状的采用羧乙烯聚合物、羟乙基纤维素等；也可 加入无机盐，如氯化物。 (6)增溶剂：由于大量无机盐的加人大大降低下洗涤剂的溶 解度，所以加增溶剂提高其溶解度。常用的增溶剂是短链 的烷基苯磺酸盐，如甲苯、二甲苯、对异丙基苯的磺胺盐 及尿素。若用非离子表面活性剂作洗涤剂时，加油酸磺酸 钠可降低它们的浊点。 Author：Tianyou Yue 酶制剂能分解附着在纤维上的蛋白质污垢，如奶渍、汗渍 、血渍等，使之容易去除。但酶分解污垢具有较强的专一 性因此不同的污垢需用不同的酶制剂。但要注意，使用 条件对酶的影响很大，故使用时须控制在酶的最佳条件。 溶剂的加入有助于去除织物上的油污。 抑菌或杀菌剂的加入能有效地去除织物上的各种细菌和病 毒，特别是在冷洗中。 除此之外，作为印染加工，洗涤液中可加入抗静电剂、 柔软剂等，以提高洗后织物的服用性能。 (7)其他助剂： 为生产具有特殊功能的洗涤剂时，还要加入其他助剂。 Author：Tianyou Yue 干洗 干洗是指在有机溶剂中洗涤。对某些纺织品如纯毛、丝的 高档织物，用水洗易变形或洗不干净这时可采用于洗的 方法。干洗剂由有机溶剂、表面活性剂和少量水(或不加水 )及乳化剂等组成。 一、有机溶剂 干洗主要通过有机溶剂去除织物上重垢油污用于干洗的有机溶剂应 具备下列条件： (1)溶解性大； (2)适当的挥发性： (3)低燃烧性； (4)毒性低； (5)高的化学稳定性： (6)高增溶性； (7)精制简便； (8)无腐蚀性，不损害纤维 Author：Tianyou Yue 常用的有机溶剂有： 1石油系溶剂 石油烃系溶剂对油性污垢溶解力较卤化烃小，但溶解性差，稳定性好 。石油烃系的溶解力芳香烃环烷烃石蜡烷烃。石油烃系腐蚀性小、 毒性弱价格低，但易燃，日前广泛用于干洗。 2卤代烃 卤代烃不会燃烧，这点远优于石油烃系。卤代烃主要有氯代烃 和氟代烃，氟代烃主要有： (1)四氯化碳，但其对人体有毒，对设备有腐蚀，现使用减少。 (2)三氯乙烷，能使油脂、树脂类污垢很好地溶解，本身性质稳定， 但对人体有毒性，对金属有轻微腐蚀性，有一定麻醉性目前广泛用 于各种纤维的干洗。 (3)三氯乙烷，其溶解力优于四氯乙烯，毒性低于四氯乙烯，但易水 解生成盐酸，腐蚀设备。 Author：Tianyou Yue (4)三氯乙烯溶解力强，能很好地溶解油脂、树脂、蜡、焦油及口香糖 等，但易引起染料变花，对人体有毒，高温分解。 氟代烃溶解力较弱，是脂肪族、芳香烃、烃类、油脂、精油等的良 好溶剂，但对有机酸及部分树脂溶解力差，对染料、纤维等不起作用 ，沸点低，易精制，稳定性好，毒性小。 二、表面活性剂 有机溶剂对水溶性及亲水性强的极性污垢不易去除， 加入少量水和表面活性剂后，能更好地去污。表面活性剂 还能防止溶剂中悬浮的团体污垢再沉积，而表面活性剂胶 束可使少量水增溶于有机溶剂中，从而使污垢和织物表面 水化，有利于表面活性剂极性头在固体表面吸附，有利于 水溶性污垢去除。 Author：Tianyou Yue 干洗中使用的表面活性剂有效浓度在4090其主要种类 有： (1)阴离子表面活性剂：这类表面活性剂主要是石油磺酸 盐、重烷基苯磺酸盐、琥珀酸酯磺酸钠等。除碱金属盐外 ，还有胺盐这类表面活性剂在有机溶剂中的溶解度较低 。 (2)非离子表面活性剂：这类表面活性剂主要是烷基酚、 脂肪酰胺、脂肪醇磷酸酯等的聚氧乙烯化合物在有机溶 剂中，非离子表面活性剂的溶解性较好，其溶解性随分子 中环氧乙烷加成数增加，疏水链碳原于降低而减小。对不 同溶剂来说，同一表面活性剂溶解度也是不同的，如壬烷 基酚聚氧乙烯醚(EO910)，能溶解丁苯、二甲苯中， 在汽油、煤油中溶解性不太好，脱芳烃的煤油中溶解度更 低，而在氯代烃及其他大多数极性溶剂中溶解度较高。 Author：Tianyou Yue 将表面活性剂混匀加溶剂和去离子水，以三乙醇胺调PH 值至8 表面活性剂的应用 柔软作用 Author：Tianyou Yue 在纺织品的加工过程中，织物经过各种化学助剂及染料的作用和湿、热加 丁，经受到各种机械力，织物组织结构和纤维的形态发生了变化，天然纤维 中的油脂蜡质、合纤上的油剂等均被去除，引起手感粗糙、僵硬。这就要用 柔软剂来降低纤维表面的摩擦系数，改善经纬纱之间的摩擦阻力，使织物具 有持久的滑爽、柔软的于感。 随着合成纤维的发展，其品种和产量都不断增多，这些纤维一般都经过高 温处理，手感比天然纤维差更需要用柔软剂来改善手感。有些以超细纤维 为原料的织物(如桃皮绒)， 手感要求更高， 更要选用合适的高档柔软剂。 服装制造业向着高速高效发展，需要选用耐高温柔软剂，以降低针、线和 织物间的摩擦系数，提高缝纫时的扎针强力，避免织物产生熔洞和线受到损 伤而影响其强力。 随着人们生活水平的提高，服装追求轻盈飘逸初穿着舒适即使是天然纤 维中的棉、毛、丝、麻类织物以及各种绒类织物都要用到柔软剂，柔软整理 已成为提高成品质量，改善产品外观及穿着舒适性的一道重要的后整理工序 。 用于织物整理的柔软剂有定的要求， 如良好的耐洗涤性，耐久的柔软 效果等。 Author：Tianyou Yue 一、柔软作用机理 用柔软剂整理是通过调节纤维与纤维之间或纤维与人体之间的摩擦力 来获得柔软效果的。 摩擦力的大小反映了纤维表面的润滑(柔软)程度。由实验得出，最大 摩擦力等于两纤维间的法向压力与一系数的乘积。该系数即为摩擦系数 ()。当纤维和纤维受力尚能保持静止状态接触时的摩擦系数叫静摩擦 系数。当纤维有相对滑动时的摩擦系数叫动摩擦系数。纤维的静摩擦系 数和动摩擦系数越小，纤维和纤维之间的开始滑动就越容易，或对已经 滑动的使其继续滑动所需要的力就越小，那么织物的手感就越柔软。 总的来说，对于平滑作用，主要指降低纤维与纤维之间的动摩擦系数 ；柔软作用是指降低纤维之间的动摩擦系数的同时，更多地降低静摩擦 系数。还应注意到静、动摩擦系数之差值()与柔软平滑性和发涩的 关系，可作为评价柔软整理效果的主要因素，可见，柔软性与摩擦系数 虽属两个不同的概念，但密切相关。 Author：Tianyou Yue 二、影响柔软性的因素 1 疏水基的影响 矿物油和表面活性剂所以具有平滑柔软作用，是由近乎直链的脂肪族 碳氢结构部分所决定的。例如十八烷基、十六烷基或十八烯基那样的近 乎直链的脂肪烃就具有平滑性。带支链的烃基或带有像苯环那样的基团 ，例如十二烷基苯，四聚丙烯苯或二苯基等结构，原则上均不适于作柔 软平滑剂。 可以这样设想，把表面活性剂在纤维表面上吸附有薄薄的一层，疏 水基都向外整齐地排列着，这样摩擦就发生在互相滑动的疏水基之间。 因此，疏水基越细长就越不容易挂住，易于滑动，摩擦系数越小(如图 所示)。同时表面活性剂能降低纤维的表面张力，使纤维容易伸展其长 度，结果使织物变得蓬松、丰满，产生了柔软手感。 Author：Tianyou Yue 有人曾对脂肪酸单分子层摩擦系数和疏水基碳链长度之间的关系进行研究 后认为；随着碳链的增加，摩擦系数减小，碳链增至C13C14以后，摩擦系 数趋于定值，C12以下显示碳链排列不整齐。C16C18显示较好柔软性。柔软 剂在纤维表面吸附也显示相同规律，随碳链增加，其吸附量增加。所以良好 的柔软剂其疏水基长度一般为C16C18，尤其以分子中有两个长链烷烃为最 好。 Author：Tianyou Yue 从疏水基烷基碳链对柔软效果的影响可以认为：cc单键能在保持键角 10928的情况下绕单链进行内旋转，使长链呈无规则排列的卷曲状态、 从而形成了分了长链的柔曲性。在受外力的作用下由于长链的柔曲性 ，能赋予其延伸、收缩的活动性能，这样柔软剂分子分布在纤维表面 起滑润作用，降低了纤维与纤维之间的动、静摩擦系数，增加了织物的 平滑柔软性。 疏水基碳链若呈细而长的链，则有利于分子链的凝聚收缩，增加了分 子的柔曲性，因此提高了柔软效果。 Author：Tianyou Yue 有机硅树脂的柔软平滑作用，是由于有机硅树脂的甲基定向排列结 构，从而使甲基间有很大的间隙。这样就能使每个硅原子与其连接一 起的基团绕SiO键自由回转360，连接在Si上的一CH3像张开的伞面 ，绕着连接在其上的硅原子转动。甲基犹如刀鞘般几乎完全将SiO烷 链蔽复。而非极性的甲基鞘能使链间分子引力降低，从而使甲基硅氧 烷分子呈螺旋形或线圈形结构，整理后更具柔软性。氧原子吸附在纤 维表面时，SiO键的键角在外力作用下可以改变，外力消除后又复原 ，因此链可伸缩，赋予纤维弹性。 实际上，作为表面活性剂疏水基的碳原子数般在C6C22之间，而用 作柔软平滑剂时多在C12C18之间。 般使用C16C18最多。例如： 十六醇，棕榈酸，十八醇，硬脂酸，油酸等。 Author：Tianyou Yue 2.柔软剂的用量影响到柔软的效果 由于柔软剂的用量直接影响到纤维表面的润滑油膜的厚度，只有在纤 维表面形成510gm的柔软剂吸附层，才能使摩擦系数降至最低，产 生足够的柔软效果。 在纤维表面形成油膜的厚度不但与柔软剂的用量有关，还与纤维的细 度或比表面积有关、较细的纤维比表面积较大。形成一定厚度的膜需要 较多的柔软剂。 各种纤维对表面活性剂的吸附量有所不同，其中以离子型特别是阳离 子型表面活性剂在羊毛利纤维素纤维上的吸防量较大。阳离子表面活性 剂在羊毛上的吸附主要由于其表面积大，属物理吸附；而纤维素纤维是 由于纤维在水中带有阴电荷的化学亲和力：对腈纶来说，原属化学键吸 附，由于阳离子表面活性剂对纤维的柔软作用最大，因此适宜选择有强 吸附性的阳离子表面活性剂作为柔软剂。 织物对柔软效果也有很大影响，疏松织物如针织织物、绒类织物、粗 纺呢绒等经柔软处理后，纤维较能伸展自如，从而产生柔软、滑爽、理 松、丰满、增厚的效果。对于紧密织物如卡其布、帆布等纤维就难以伸 展滑动，柔软整理效果就不显著。 Author：Tianyou Yue 三、 表面活性剂类柔软剂 大部分柔软剂品种都属于表面活性剂。阴离子型和非离子型柔软剂 过去主要用于纤维素纤维，现在用的相对较少。阳离子型柔较剂既适 用于天然纤维也运用于合成纤维，是应用较广泛的一类。两性型柔 软剂品种较少，目前处于逐步发展阶段。 1、阴离子型柔软剂 这类柔软剂是用以改善纺织品的硬度和粗糙度的最悠久的柔软剂最 早是以天然油脂、蜡质为原料。由于纤维在水中一般带有负电荷，所以 不易被纤维吸附，柔软效果较弱，吸附量也低，且易于清洗除去，对硬 水、酸性介质及电解质都敏感。但它不会与荧光增白剂及直接染料等阴 离子染料相互作用而降低增白效果和发生色变，且还具有良好的润湿性 和热稳定性。 阴离于柔软剂大多数用于整理棉、粘胶纤维、醋酯纤维真丝制品等，它 可以单独或与非离子助剂合用。 Author：Tianyou Yue 磺化琥珀酸酯：具有代表性的阴离子型柔软剂，由它整理的织物纤维柔软 件和平滑性都较好，其中尤其以十八烷基(RC18H37)的柔软效果最好，除 适用于纤维素纤维的柔软整理和化纤油剂组分外，还可用于丝绸精练，防 止擦伤(丝绸防灰伤剂)。国外商品名；Avivan FL(CibaCeigy)Sunsoft A 一700(日华)，国内商而如柔软剂MA一700。 蓖麻油硫酸化物： 蓖麻油的低至中度硫酸化物，国内外商品都称为土耳其 红油(Turkey Rd Oil)，可以单独用或和肥皂合用，溶解度良好，可以调节 其对纤维的亲合性，产生一定的柔软和平滑效果，可用于油剂和改善棉织 物的手感。但在空气中易氧化变质，出现泛黄和发臭现象。 脂肪酸硫酸化物 ：高碳脂肪酸硫酸化物兼有肥皂和硫酸化油的性质，能使 织物获得一定的柔软性和平滑性。 脂肪醇磷酸酯：多用作抗静电剂，也可作为腈纶的柔软剂，柔软效果好 。 国外商品如巴斯夫的Basosoft。 其他如植物油、动物油的硫酸化物，能使织物产生一定的平滑性。一些合 成洗涤剂如净洗剂LS、雷米帮A、胰加漂T等洗后也会使织物只有一定的 柔软感。 Author：Tianyou Yue 2 、非离子型柔软剂 经非离子型柔软剂整理后织物的手感和经阴离子型 柔软剂整理后的近似，它对纤维的吸附性不好，耐久性 低，对于合成纤维几乎没有作用，主要用于纤维素纤维 的后整理和合成纤维油剂中作柔软和平滑组分。由于它 的非离子性，能与阴离子型和阳离子型及两性型柔软剂 同浴使用，对盐类、硬水和碱土金属很稳定，能在很大 的范围内发挥柔软作用，最大的优点是不会使织物泛黄 或使染料色变。但由于它对纤维作用的暂时性，品种不 多。其主要类别为： 多元醇酯、脂肪酸乙醇酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、聚醚 等。 Author：Tianyou Yue 以上非离了型柔软剂中，以季戊四醇和失水山梨糖醇这 两大类最重要，柔软效果较好。聚乙二醇脂肪酸酯型非 离子型柔软剂，其静摩擦系数一般较高，动摩擦系数较 低，放在人造丝上有沙沙声响的所谓“丝鸣”整理，并有爽 快的良好手感，但手感较粗硬。另外，非离子型柔软剂 中的某些产品可在一定条件下(如高温、催化剂存在下)与 纤维发生。 非离子型柔软剂不同于阴离子和阳离子，与其他纺织整 理用剂相溶性好，故可加到漂白液、染色液或整理液中 共同应用 Author：Tianyou Yue 3、阳离子型柔软剂 阳离子型柔软剂是最为重要的柔软剂，由于下述原因使其成为日前应用最 广泛的柔软剂。 (1)它是最有效的柔软剂，用相同的量可以达到最大的柔软效果。 (2)大多数纤维在水小带负电荷，阳离子柔软剂电性吸附在纤维表面，结 合力强，能耐高温和经受洗涤，刚久性强，对于绝大部分纤维，甚至对玻 璃纤维也只有很好的柔软效果、 (3)用于整理的织物可获得优良的柔软效果和丰满的手感、滑爽感并使 合成纤维具有定的抗静电效果，并能改进织物的耐磨性及撕破强力。 (4)价格便宜，使用方法完善，但是阳离子柔软剂有泛黄现象，使染料变 包，对荧光增白剂有抑制作用，降低日晒和摩擦牢度，一般情况下不能和 阴离子型表面活性别剂合用。但目前有的研究者将阳离子则柔软剂与过量 阴离于表面活性剂所组成的复合阴离子型乳化物作柔软剂，这种新型柔软 剂具有阳高子表面活性剂，容易吸附于纤维，并具有的耐洗性和优良的柔 软性，而是对荧光增白剂及染料无不良影响。阳离于柔软剂对人体还有一 定的刺激性。 Author：Tianyou Yue 、 叔胺盐类 这类柔软剂为假阳离子性，即在酸性介质中 里阳离子性，在中性和碱性介质中呈非离了性。 Author：Tianyou Yue （2） Author：Tianyou Yue 其中，二烷基二甲基季铵盐是目前公认柔软性优秀的柔软剂，它含两 个碳链长度合适的饱和烷基，因而具有优秀的柔软性能，除工业上使 用外，它还可用于家用织物柔软调理剂和洗涤柔软剂，并广泛用于涂 料、日化、铸造等行业。 Author：Tianyou Yue 烷基咪唑衍生物类季铵盐 这类季铵盐广泛用于织物的 柔软剂、洗涤柔软剂及抗静电剂。它不但使织物具有较好 的柔软性，而且还能使织物有较好的抗静电和再润湿性。 如： Author：Tianyou Yue Author：Tianyou Yue Author：Tianyou Yue 反应性柔软剂 反应性柔软剂也称为活性柔软剂，在分子中含有能与纤维起化学反应的 活性基团，它纤维反应结合后给予耐久的柔软效果。 酸酐类衍生物柔软剂： 它还可以和NH2 ，一COOH发生反应，故也可用于羊毛、锦纶。处 理织物具有耐洗、耐酸、耐碱的柔软性和防水性能。 Author：Tianyou Yue 乙烯亚胺类衍生物柔软剂 ： 这类柔软剂可使纤维获得耐洗涤性很强的柔软和防水效果，广泛用 天然纤维及合成纤维，柔软效果好，能和树脂整理剂合用，但生产 原料具有致癌性，故逐步被淘汰。 Author：Tianyou Yue 吡啶季胺盐类柔软剂： 这类柔软剂柔软性和防水性均优良，也可作防水剂使用，但会伎染料 色变，白布泛黄，焙烘时分解出的吡啶有臭味，且价格较贵。 Author：Tianyou Yue 另外，还有含羟甲基活性剂基团的柔软剂在酸性催化剂作用下 ，在而温条件与纤维素纤维的OH发生反应； 与纤维上的某些基团也有可能发生反应，保证柔软效果， 增加耐久性。 Author：Tianyou Yue 非表面活性类柔软剂 一、天然油脂、石蜡类柔软剂 非表面活性柔软剂早期以此类为主，是以天然油脂、石蜡为原料，在乳 化剂的作用下配制成乳掖，可以用作纺织油剂和柔软整理剂。所用的天 然油脂为硬脂酸、椰子油、白油等。乳化剂为阴离于型的拉开粉或非离 子型的平平加O等。为增进乳液的稠厚度，有时还加入羧甲基纤维素、 骨胶等增稠剂。 其中，以石蜡乳液最为重要，其制法示意如下： 石蜡乳液的pH值为7，耐酸、碱、硬水，可以和水以任何比例稀释。 织物经这类柔软剂整理后手感好，对降低摩擦效果好，主要用于针织内 衣织物的后整理，可使纱线及纤维表面光滑，并能使布面手感滑爽和丰满 ；在缝纫时能减少阻力，针头温度上升不高，不易起针洞，提高缝纫效率 和质量：也可用作绒布起毛助利，在起毛机拉绒时使钢针滚上的针容易刺 进棉纱表面，从而顺利地拉出绒毛否则起绒就比较困难。 Author：Tianyou Yue 二、脂肪酸的胺盐皂 脂肪酸用胺类中和，可生成稳定的胺盐，就像脂肪酸的金属盐一样，具 有肥皂的性质，能溶于水、呈弱碱性(PH=89)，具有良好的乳化性，并 能使织物增进手感柔软。 例如：油酸用三乙醇胺中和，成为子乙醇胺油酸皂。 用于毛纺业的缩绒工艺，能使毛织物手感柔软，光泽好。 Author：Tianyou Yue 三、高分子聚合物乳液 这类柔软剂是聚乙烯、有机硅等高分子聚合物制成的乳酸，用于织 物整理不泛黄不使染料变色，不仅有很好的柔软效果，而且还有一定 的防皱和防水性能、在织物进行树脂整理时，如和这类柔软剂合用，既 可改善织物的手感，又可防止或减轻树脂整理剂引起的纤维强度和耐磨 性降低等弊病。 1.聚乙烯乳液 这类柔软剂是用低分子聚乙烯树脂经氧化处理，使分子中只有部分羧酸， 控制反应产物达到一定酸值后用乳化剂乳化，这种柔软剂的亲水性增加， 可用于树脂整理，改善手感，提高柔软平滑性，对提高织物的撕破强力， 耐曲磨也有好处。如柔软剂PE，这类柔软剂也可和其他类型柔软剂复配使 用，如果和C17H35CONHCH2OH复配使用，效果就很好。 乳化剂可以使用各种类型的，阴离子型容易乳化，但稳定性不够好； 阳离子型平滑效果好，而耐热性较差；非离子型乳化较困难，但产品的稳 定性和受热泛黄性好。 Author：Tianyou Yue 2.有机硅液 这类柔软剂是由硅油或硅橡胶的乳液，能使织物具有良好的柔软和平 滑手感，并有一定的防水性能。 有机硅的基本结构单元为 （1）非活性有机硅：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，为第一代有机硅产品。其聚合度不高，本身 不能交联，对纤维也不起反应，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。硅油不经乳化或乳化状态被破坏，用作柔软剂都只能使织 物上产生油点或油斑，并无柔软、平滑的手感。 这类有机硅作为柔软剂已逐步被新的有机硅产品所取代。 Author：Tianyou Yue (2)活性有机硅：这是第二代有机硅产品，包括聚甲基含氢硅氧烷(吉氢硅油 )和端羟基二甲基聚硅氧烷(羧基硅油)。含氢硅油结构式如下： 它以锌、钴等金属盐为催化剂(如常用醋酸锌)，于150160时经空气氧 化、交联，于纤维表面形成具有三度空间的网状树脂。 Author：Tianyou Yue 其中，一部分与纤维(如纤维素纤维)反应得到网状树脂，成为一定强度的 弹性膜。 Author：Tianyou Yue 实际上将二甲基聚硅氧烷(DMPS)线性结构的两端用羟基(-OH)取代，或 称羟基封头，使其具有一定的亲水性。 有机硅羟乳 有机硅羟乳单独使用时，主要以厂合纤如涤纶仿毛，用有机硅羟乳处 理后手感柔软、滑爽、丰满，仿毛感强，而且有定的抗起毛起球、抗 静电效果。有机硅羟乳大量地与肪酸型的柔软剂复配使用，用于合纤， 天然纤维及其混纺织物、利用两类柔软剂的不同特点，得到的效果令人 满意。 羟基硅油与含氢硅油以一定比例混合，在有机金属盐(如有机锡、有机 锌、有机锆盐等)催化下，在定条件可相互交联而形成网状结构，经整 理的织物抗皱性提高，手感柔软、平滑，而且强力不降低，不影响染色 难度。 Author：Tianyou Yue 羟基硅油和含氢硅油均要乳化后成为乳液才能应用。由于所用乳化剂的 离子性个同，因而有非离了、阳离于、阴离子型有机硅乳液之分。表面 活性剂对纤维的吸附能力，按离子型排列强弱次序如下： 阳离子型阴离子型非离子型 而得到的有机硅乳液的柔软性大小的次序为： 非离子型阳离子型阴离了型 综合两种因素。以阳离子型乳液为最好、乳液稳定，吸附性好，柔软 性也佳。 这两种硅油有时因乳化后粒子分布不匀，如有的产品粒度1m的 只有85，个别甚至更少，所以有时乳液稳定性较差，常有破乳飘泊现 象而影响使用。有的研究者主张将硅油制成粒子超细、均匀的微乳液 使产品稳定性大大提高，但目前仍处于研究推广阶段。 Author：Tianyou Yue (3)具有反应性基团的有机硅 改性有机硅十要有环氧改性、醇基改性、醚基改性、环氧和聚醚改性、 羧基改性、氨基改性等类型。 环氧改性硅油： 醇基与醚基改性硅油： 这类产品有亲水性， 可以直接溶于水，不 需制成乳液，处理后 能提高织物的吸湿性 。抗静电性和防沾污 性。同时能提高服装 穿着舒适性。 Author：Tianyou Yue 羧基改性硅油： 这类柔软剂主要用于尼龙，也与其他改性硅油拼混，以提高柔软性。 环氧和聚醚改性硅油 Author：Tianyou Yue 氨基改性硅油 氨基改性硅油与共他改性硅油有一定差异，经氨基硅油整理后， 对织物弹性提高的作用是其他硅油所达不到或不易达到的，它优异 的润滑作用不仅影响到纤维表面，还影响到纤维的内部，经它柔软 整理后的纺织品都有非常柔软平滑的手感：氨基改性硅油主要通过 自身交联缩合，在纤维表面生成弹性网状结构聚合物，赋予很高的 耐洗性，经氨基硅油整理。吸湿性会有所下降，撕破强度和耐曲磨 性有所提高，但棉织物整理后断裂强度有所下降。 氨基硅油因其优秀的性能，所以广泛应用于棉、麻、丝、毛、涤纶 、锦纶和脂纶等织物以获得柔软、滑爽、丰满的手感。 Author：Tianyou Yue 微乳液与普通硅乳液的区别 普通硅乳液在好的工艺条件下乳液聚合得到的有机硅乳液粒径为0.5 1m(500-1000nm)外观呈蓝光或呈灰色的细腻乳白色液体。而微乳液 粒径极小，一般在0.15m(150nm)以下，不足可见波长(400-700 nm)的四 分之 一，外观呈透明状、透光率达到80以上。 普通有机硅乳液的稳定性不好，主要因为粒径大，颗粒表面的双电层较 弱，颗粒之间相互作用导致颗粒逐渐合并，最终使分散状态破坏，水和油 相分离(即破乳飘油)。微乳液的颗粘粒径小得多，乳液完全在热力学稳定 的分散状态、其贮藏稳定性、耐热稳定性和抗剪切稳定性都很优异。 氨基硅油微乳液的颗粒粒径为普通乳液粒径的110，与浓度相同的有机 硅乳液相比，其有效粒子数理论上增加约103倍。有机硅和织物的接触和 亲和机会也就大大提高，表面铺展好容易形成连续膜并可渗透到纤维 内部。普通乳液铺展连续性差且只停留于织物表面，另外，粒子细小， 有利于对细纤度纤维的浸润荷包覆，氨基硅酮柔软度特别适合于表面积大 的超细纤维织物和羊绒的柔软整理。 Author：Tianyou Yue 乳 化 技 术 Author：Tianyou Yue 一、乳状液的物理性质 1.乳状液的外观与分散相液珠的大小 液珠大小外观 大滴 1m 0.11m 0.050.1m 0.05m以下 可分辨出两相 乳白色乳状液 蓝白色乳状液 灰白半透明液 透明液 Author：Tianyou Yue 2. 粒度 影响乳状液粒度的因素 连续相（外相）的粘度； 分散相（内相）的粘度； 内相与外相的容积比； 乳化剂在液液界面上形成界面膜的性质； 油气的粘度效应； 分散相（内相）的颗粒大小分布。 实际上影响粒度的因素是极为复杂的现象，在油脂化学，表面活性剂化 学领域中与流变学有着密切关系。 Author：Tianyou Yue 3. 电性质 电导性质主要取决于乳状液的外相即连续相。可以预料 ，以水为外相的乳状液应善于导电，而以油为外相的则是 不良导体，甚至不导电。此种性质常被用来区别o/w和w/o 型乳状液，亦可用于研究乳状液的变性过程。 Author：Tianyou Yue 二、乳状液的稳定性 两种纯的相互不相溶的液体不能形成稳定的乳状液，要想得到内、外相 分明的稳定的乳状液，需要加入第三种物质，即乳化剂。 乳状液是一种液体高度分散于另一种液体中的体系。虽然可见到近乎 半永久性稳定的乳状液，但从热力学上讲是一种不稳定的体系，长期放 置将形成油与水的两相分离，即所谓破乳作用。 破乳作用有两个过程： 1. 分散微滴的附聚过程，分絮凝与聚结两个阶段进行，絮凝为分散 微滴互相连接形成新的较大的微滴，产生的原因是由于范德华引力。 2.两种液相互相排斥，逐步向相同的一相聚合的过程，称为排液。若 排液过程较聚结先行发生，其结果将产生分油现象。 破乳作用的形成则是由于该体系形成时具有相当大的界面，因而具 有相当大的界面自由能。而界面能的形成保存在体系中是一种非自发过 程。相反，乳状液中液滴的聚结，使体系的能量减少，这才是一个自发 的过程，因此出现破乳现象。 Author：Tianyou Yue 影响乳状液稳定性的因素主要有以下几点 1.张力的降低 乳状液的形成是一个能量增加的过程。显然，减少界面张力，将有助于 乳状液的形成。例如，煤油和水的界面张力。一般在 410-4N/cm 以上 ，如果加入适量的乳化剂，界面张力可以降至110-5N/cm 以下。从界 面张力降低的程度看，对此体系所作的功将减少至1/40 。因此，液滴的 分散在乳化剂存在下将变得易于进行。同时，分散了的液滴再聚结也就 相对困难些。 2.界面膜的形成 乳化剂加入到油/水体系后，在降低界面张力的同时，乳化剂将在油/水 界面发生吸附，形成截面膜。截面膜的强度和紧密程度是影响乳状液稳 定性的重要因素。乳化剂的溶度较小时，其在界面上的吸附也较小，因 此截面膜的强度较差，形成的乳状液的稳定性亦较差。 Author：Tianyou Yue 3.混合乳化剂的界面膜 如果混合乳化剂中的组分在界面上吸附后，即形成“复合物”定向排列较紧 密，则膜的强度增加，不易破裂，因而液珠不易聚结，乳状液就更稳定。 混合乳化剂的特点是，其组成中有一部分是表面活性剂（水溶液）。另一 部分是如：脂肪醇、脂肪酸和脂肪胺等的极性有机物（油溶性）。 在制备乳状液时，为使乳状液稳定，需要考虑以下几个条件： 两种液相的密度差要小； 连续相（外相）的粘度宜高； 两种液相间界面张力要小； 粒子的界面上有比较扩散的双电层； 粒子表面的吸附层具有某种程度的机械强韧性； 其中和可以抑制排液，和可以防止附聚，和可以防 止聚结。 Author：Tianyou Yue 三、乳化剂 表面活性剂用作乳化剂时，根据乳液属于油/水型还是水/ 油型，其亲水基和疏水基吸附在不连续相的排列方向是不 相同的。一般地说，亲水基的水合性和离子性强的表面活 性剂适于油/水型乳化，相反，亲油性较强的表面活性剂适 于水/油型乳化。同时表面活性剂的亲水亲油平衡值（ HLB）对乳化性能的影响也较大，HLB为818者适于油/水 型乳化，而47者适用于水/油型乳化。油/水型乳液用的 乳化剂，以亲水性较强的阴离子型和非离子型表面活性剂 为主，很少使用阳离子型和两性型表面活性剂。而水/油型 乳液用乳化剂，则以亲水性较弱或亲油性较强的非离子型 表面活性剂为主，有时也使用部分阴离子型和阳离子型表 面活性剂。 Author：Tianyou Yue 乳化法测定乳化剂的HLB值和油相所需的HLB值 乳状液在试配过程中主要需要测油相（即被乳化物）所需的HLB值，有 时也需测定乳化剂的HLB值。用乳化法测定，即直接又符合实际，即是油 相所需HLB值的测定过程，又是乳化剂的优选过程。 在测定过程中，首先应准备好经过核实的已知所需HLB值的油相样品以及 已知HLB值的乳化剂样品作为标准品，用以标定待测乳化样品所需的HLB 值和待测乳化剂样品的HLB值。乳化剂标准样品通常选用Span和Tween系 列的单个商品乳化剂，或按不同的重量百分数（%）用高值及低值配成多 种具有不同HLB值的乳化剂系列。一般配O/W型乳状液可选用HLB值为6， 10，14，17的4个乳化剂作标准，配W/O型乳状液则只需选用HLB值为2，4 的两个标准乳化剂即可。油相标准样品通常用粗蒸松节油（所需HLB值 =16）和棉子油（所需HLB值=6）。乳状液的稳定性观察，一般采用室温 静置观测和离心分离观测。具体操作有如下几种方法： Author：Tianyou Yue （1）RKGupta法 已知油相所需的HLB值，测乳化剂的HLB值。 先将两个标准油按