三元共聚硅油的应用性能分析

三元共聚硅油的应用性能分析摘要：本文以TF-463和TF-468K为例，对三元共聚硅油的应用性能进行了分析。通过对其手感、黄色变、摩擦耐洗牢度、抗静电性、与分散染料同浴染色及稳定性这六方面的探讨，揭示了三元共聚硅油手感滑软，黄色变小，牢度好，稳定性高等优点，适合在染整后整理中广泛应用。关键词：三元共聚硅油 应用性能 分析引言在纺织印染助剂中，柔软剂是整理助剂中的一个大类，品种多，产量大。从化学纤维的纺丝、拉伸、卷筒、编织或纤维素纤维的制条、纺纱、织造到纺织品的染色整理等各项工序都要使用柔软平滑剂。各种柔软剂其主要功能是满足各种纺织品的不同手感，不同风格和要求。随着现代生活水平的逐步提高，柔软剂的使用已发展到家庭洗涤工序，称为柔软调理剂。其中三元共聚硅油是一种高分子平滑型柔软剂，采用硅氧烷、多胺、聚醚这三者聚合而成。自20世纪60年代以来，硅油柔软剂经历了四个发展阶段。从第一代的二甲基硅油、羟基改性有机硅，到第二代的环氧基改性有机硅、聚醚改性有机硅，至第三代的氨基改性有机硅。目前氨基改性有机硅以其突出的柔软平滑手感成为市场上应用最多的有机硅整理剂。但是传统氨基改性有机硅在加工过程中易产生粘辊、粘缸现象，不耐高剪切，相容性差，而且手感发粘等缺点，因此科研人员研发了新型的线形三元共聚有机硅低温成膜高渗透柔滑整理剂TF-463及超稳定柔滑整理剂TF-468K以满足市场的需要。本文从手感、色黄变、干湿摩擦牢度、耐洗色牢度、抗静电、与涤纶同浴染色以及稳定性等几方面对新型三元共聚硅油的特点和应用性能进行探讨。1实验材料与方法1.1 仪器与设备电子天平，VPM-1A型轧车，PT-2A销板拉幅机、SW-24AII型耐洗色牢度试验机、Datacoler测色仪、Y5718耐摩擦色牢度试验机、Y(L)3420织物静电测试仪1.2 试验材料与药品 织物：涤纶毛毯、涤纶机织(红色、墨绿色、白色)、棉针织（翠兰、梅红）、黑色棉机织、涤纶增白布、麂皮绒助剂：低温成膜高渗透柔滑整理剂TF-463、超稳定柔滑整理剂TF-468K、普通氨基硅油1.3 实验方法1.3.1手感评价将不同硅油分别以10g/L的浓度浸轧到涤针织织物上（浸轧的工艺为：配液常温浸轧定型（19060S），再将整理过的布样放至室内回潮冷却，最后由人为从柔软、蓬松、滑度等方面综合评价,得到评价结果。1.3.2色变、黄变评价根据1.3.1中的方法用不同硅油在增白布或容易变色的织物上进行柔软整理，用DatacoLor测色仪测试其与空白样的白度、L*、a*、b*和E。1.3.3 摩擦牢度测试按GB/T3920-1999测试其摩擦牢度。1.3.4 耐洗色牢度测试按GB/T3921-2008 方法C测试其耐洗色牢度。1.3.5 抗静电性测试按GB/T12703.1-2008测试其抗静电性。1.3.6 与涤纶同浴染色效果测试工艺处方：织物：本白色涤纶平纹机织（米西丁）布分散染料 1g/L 硅油 70g/L 浴比 1：20 pH值 5左右温度 130保温时间 40min工艺流程：称布 配液将称好的织物放入工作液中升温到工艺规定的温度,保温降温取出布样定型（18060s）评价。1.3.7稳定性测试（1）将硅油分别与一定浓度的增白剂、固色剂、元明粉和活性染料复配，放置24小时，观察溶液的稳定性；（2）观察硅油在一定酸、碱、盐和搅拌速率环境下的稳定性能。2 结果与讨论2.1 手感评价表1 经过不同硅油整理后及未整理涤纶针织布的手感性能样品 TF-463TF-468K普通氨基硅油原布指标浸轧用量10g/L10g/L40g/L手感滑软蓬松滑软蓬松略滑软最硬不活络从表1可以看出，经过硅油整理后，涤纶针织布的手感滑软度比原布有了明显的提高，尤其是经过三元共聚硅油TF-463和TF-468K整理后，其滑度和软度改善最为明显，这是因为硅油进入纤维内部反映到织物上是蓬松柔软，在纤维表面的硅油，会在纤维表面形成一层类似脂肪、有润滑作用的保护膜，减少了纤维与纤维之间的直接接触，降低了纤维的动摩擦系数与静摩擦系数，从而起到柔软、平滑作用。硅油柔软剂正是通过这种平滑柔软的作用，使织物达到手感柔软、爽滑，穿着舒适的效果。2.2 色变性、黄变性评价表2 不同织物经过不同硅油整理后的色变情况指标L*a*b*E样品红色涤纶机织TF-463-0.360.520.891.07TF-468K-0.450.490.991.11普通氨基硅油-1.070.561.461.78墨绿色涤纶机织TF-463-0.430.150.140.48TF-468K-0.460.210.190.60普通氨基硅油-1.240.190.291.34梅红棉针织TF-463-0.190.530.180.58TF-468K-0.220.630.270.65普通氨基硅油-1.160.911.261.66翠兰棉针织TF-4630.25-0.280.090.43TF-468K0.30-0.300.140.45普通氨基硅油0.52-0.35-0.200.63黑色棉机织TF-463-0.22-0.020.160.29TF-468K-0.34-0.030.110.27普通氨基硅油-0.46-0.030.110.46注：L*为明度变量；a*表示偏红绿光值，为正表示偏红；b*表示偏黄蓝光值，为正表示偏黄；E*表示总色差值；用量：TF-463 15g/L，TF-468K 15g/L，普通氨基硅油 60g/L表3 涤纶增白布经过不同硅油整理后的黄变情况 指标整理前白度整理后白度样品TF-463125.77124.95TF-468K125.77124.75普通氨基硅油125.77121.23注：用量TF-463 15g/L，TF-468K 15g/L，普通氨基硅油 60g/L， 织物：涤纶增白布从表2和表3可以看出，经过硅油整理后的织物，其色变和黄变都有一定程度的下降，但是经过三元共聚硅油整理后的织物，其色变和黄变降低的程度要明显小于普通氨基硅油，这说明三元共聚硅油不仅能极大改善织物的手感，还能基本保持织物原有的色光和白度，适合应用于增白布的柔软整理。2.3 对织物摩擦牢度的影响表4 不同硅油对织物摩擦牢度的影响指 标干摩(级)湿摩(级)样 品TF-4634-53-4TF-468K4-53-4普通氨基硅油43原布4-53-4注：用量：TF-463 15g/L，TF-468K 15g/L，普通氨基硅油60g/L；织物：麂皮绒从表4中可以看到，经过普通氨基硅油整理后的织物，其干湿摩擦牢度有明显下降，而经过三元共聚硅油整理后的织物，其干湿摩擦牢度并无明显下降，这是由于普通氨基硅油在合成过程中使用了较多乳化剂，在对织物进行柔软整理时，硅油中的乳化剂能够对结合在纤维内部的染料有一定的萃取作用，这会导致织物表面染料浓度增加，引起颜色偏深和摩擦牢度下降，而TF-463和TF-468K等三元共聚硅油为自乳化型有机硅，合成过程中并不需要乳化剂，因此其对织物干湿摩擦牢度的影响较小。2.4 对织物耐洗牢度的影响表5 不同硅油对织物皂洗牢度的影响指 标沾色样 品涤(级)棉(级)TF-4633-44-5TF-468K3-44普通氨基硅油2-33-4原布3-44-5注：用量：TF-463 15g/L，TF-468K 15g/L，普通氨基硅油 60g/L； 织物：麂皮绒 从表5中可知，经过硅油柔软整理后的织物，其耐洗牢度都有所下降，但是经过三元共聚硅油整理后的织物，其下降程度明显小于普通氨基硅油，这说明三元共聚硅油对织物耐洗牢度的影响较小，其原因与2.3中所述相同。2.5 抗静电性能评价表6 不同硅油对织物抗静电性的影响指 标电压峰值（V）半衰期（S）样 品TF-46313414.26TF-468K16234.99普通氨基硅油234835.64原布297799.99注: 测试条件：湿度35%5%，温度202。用量：TF-463 15g/L，TF-468K 15g/L，普通氨基硅油 50g/L织物：涤纶机织布感应电压表示附加在织物表面的静电压的大小，半衰期表示停止加静电压后，织物表面堆积的静电压损失到一半时所用的时间，因此，感应电压和半衰期的数值越大，抗静电效果越差，反之抗静电效果越好。由表6所示，经过硅油整理后的织物，其表面都具有一定的抗静电性能，而经过三元共聚硅油整理后的织物，其表面的抗静电效果更为优异，好于普通氨基硅油，其原因可能是硅油柔软剂的润滑作用能够有效降低纤维间的摩擦系数，使得织物纤维之间更容易相互移动，从而也降低了织物表面的静电积累，所以经过硅油柔软整理的织物往往具有抗静电的性能。2.6 涤纶染色同浴表7 涤纶织物经过不同硅油和分散染料同浴染色后的手感及染色效果指标TF-463TF-468K普通氨基硅油原布样品 浸轧用量15g/L15g/L60g/L手感较为滑软蓬松较为滑软蓬松手感较硬手感较硬染色效果染色均匀染色均匀染色不均匀，布面有硅油斑染色均匀 与表1相比，经过硅油和染料同浴染色后，涤纶织物的手感比未加染料的柔软整理稍差，这是因为分散染料的存在影响了硅油覆盖到织物表面的用量，而且在染色时，分散染料要进入纤维内部就必须使涤纶纤维膨胀，这就导致了纤维之间的相对距离变小，摩擦力增大，使织物变硬，而加有三元共聚硅油的涤纶织物其手感还是明显优于普通氨基硅油；其次，与原布相比，加有三元共聚硅油的涤纶织物其染色效果均匀，并未受到明显影响，而加有普通氨基硅油的织物其表面染色并不均匀，且有少许硅油斑。 2.7 稳定性 2.7.1 不同硅油与染整助剂的复配稳定性将TF-463、TF-468K和普通氨基硅油与增白剂、固色剂等助剂复配后放置24h，观察其溶液的状态变化来描述其稳定性，如表8所示表8硅油与不同助剂的复配稳定性样品TF-463TF-468K普通氨基硅油使用环境增白剂TF-VBL 5g/L稳定稳定漂油固色剂TF-234B 20g/L稳定稳定浑浊 元明粉 1g/L稳定稳定漂油活性染料 1g/L稳定稳定稳定2.7.2、硅油在不同环境中的稳定性将TF-463、TF-468K和普通氨基硅油置于不同pH、硬水和搅拌速率等使用环境中放置24h，观察其溶液的状态变化来描述其稳定性，如表9所示。表9不同硅油的环境稳定性样品TF-463TF-468K普通氨基硅油使用环境酸pH=3稳定稳定稳定碱pH=10稳定稳定漂油硬水750ppm稳定稳定稳定搅拌速率3000r/min30min稳定稳定漂油从表8和9可以看出，TF-463、TF-468K等三元共聚硅油无论与增白剂、固色剂等染整助剂复配，还是存在于酸、碱、硬水等使用环境下，其溶液都能保持稳定，并无发生分层情况，而普通的氨基硅油在有增白剂、固色剂、元明粉、碱及高速剪切的情况下，均出现了不同程度的破乳分层情况，说明三元共聚硅油与其它染整助剂有优异的配伍并且具有极佳的环境适应性，在使用效果和应用范围上都要明显优于普通氨基硅油。3 结论1、三元共聚硅油的渗透性好，硅油能进入织物纤维内部使织物变得蓬松，覆盖在纤维表面的硅油能够形成保护膜，降低纤维之间的摩擦系数，使纤维更容易相对滑动，使得织物变得更为柔软，相比普通氨基硅油，三元共聚硅油能赋予织物更为滑软蓬松的手感。2、三元共聚硅油对织物的黄色变、干湿摩擦牢度、耐洗牢度等影响较小，还能使织物具有一定的抗静电性能，适用于增白布、染色布等织物的柔软整理。3、与普通的氨基硅油相比，三元共聚硅油具有优异的稳定性能，能与增白剂、固色剂、元明粉等染整助剂复配，也能稳定存在于高剪切速率、硬水及一定pH范围的溶液中，具有广泛的适用性。谢辞 经过半年的忙碌，本次毕业论文已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，基础知识的不扎实，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有指导老师的督促指导，以及一些的同学们的支持，想要完成这个毕业论文是难以想象的。在这里首先要感谢我的导师蒋伟华老师。蒋老师平日里工作繁多，但在我做毕业论文的阶段，过程中给予了我悉心的指导。在这里谢谢蒋老师的帮助和指导。 其次要感谢陈丹萍和王小琪同学等，她们在我做毕业论文过程中帮助了我很多，彼此互助互励，克服了许多困难来完成此次毕业论文。然后还要感谢大学三年来所有的老师，为我们打下良好专业知识的基础。正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业论文才会顺利完成。再一次感谢所有关心和帮助我的人！ 参考文献：1 章杰新型环保染料的开发J纺织导报，2001；(2):46-48.2 姚穆，周锦芳，黄淑珍，等纺织材料学M北京：中国纺织出版社，1980:27-29.3 施予长，王祥兴柔软整理的机理和柔软剂的应用J印染助剂，1990；(4):31-33.4 罗巨涛染整助剂及其应用M北京：