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氨基硅油柔软剂的研究进展

来源:印染在线 发布时间:2012年01月02日

有机聚硅氧烷作为织物柔软剂始于20世纪,经历了主要以聚二甲基硅氧烷为主体向改性聚硅氧烷有机硅化合物的发展过程。20世纪50年代初,美国道康宁公司发现含氢聚硅氧烷与聚二甲基硅氧烷并用,不仅具有防水效果而且手感柔软。这种二甲基型硅油类产品就是第一代有机硅织物柔软剂。到20世纪60年代,道康宁公司相继申请羟基硅油专利,发表了乳液聚合报告和羟基乳液在织物整理上的应用报告,这均属于第二代有机硅织物柔软剂。由于第二代柔软剂的功能单一性和易破乳漂油等问题,顺应时代的要求产生了第三代有机硅柔软剂,即改性有机硅柔软剂,通过侧链引入氨基、环氧基、聚醚,羟基等各种基团,大大提高织物的耐洗性、防缩性、亲水性等。

氨基硅油就是第三代有机硅柔软剂的典型代表,氨基硅油的活性基团能够与天然纤维、化纤及混纺织物更强地结合。同时,由于氨基硅油具有黄变、增加织物憎水性、氨基分布不均等缺陷,促进了氨基硅油的改性研究,相继出现了侧链和末端分布有反应性多功能团且易乳化的氨基硅油,以及改性聚硅氧烷与其它聚合物形成的含氨基嵌段共聚物等改性产品。

改性氨基硅油已经基本实现国产化,但是,部分高端品种产品的生产还要依赖于进口,例如氟改性氨基硅油等。国产氨基硅油的质量也与进口产品在稳定性、织物处理效果等方面存在较大差距。

目前,国内外对氨基改性有机硅柔软剂的研究依旧十分活跃,从氨基改性有机硅柔软剂的合成、氨基硅油的改性、微乳液的配制到柔软剂对织物表面处理效果和柔软机理各个阶段的研究及表征手段十分丰富。

1氨基硅油的结构与种类

1.1改性有机硅柔软剂的种类

目前改性有机硅柔软剂主要分为三大类(1)反应型,包括氨基、环氧基、羧基、甲基丙烯和氟烷基等改性有机产品;

(2)非反应型,主要为单纯的聚醚改性有机硅产品;

(3)混合型,如聚醚基和环氧基改性有机硅产品。

其中氨基改性有机硅柔软剂具有良好的反应性、润滑性、柔软性等性能,且生产过程绿色无污染,生产成本不高,广泛应用于纺织、造纸、皮革等各个领域。

1.2氨基硅油的结构

氨基改性有机聚硅氧烷之所以具有如此优良的性能,这得益于其分子链结构(如图1,R为伯氨基、仲氨基、叔氨基、芳氨基或同时含伯氨基和仲氨基,R为-CH、一OH、-OCH,等)。聚硅氧烷以硅氧键(si一0)为骨架,其键能很大,达到451kJ/tool,使硅氧烷的热稳定性很好;Si—O—Si的键角很大,使si一0之间容易旋转,分子链具有极佳的柔软;Si一0键长较长,使得键对侧基转动的位阻小;聚硅氧烷侧基为甲基,si—c键键能较大,为368kJ/mol,对聚硅氧烷的稳定性有贡献;另外由于si—O间d'rrp,rr键的相互补偿和Si一0偶极间的相互补偿,使聚硅氧链形成螺旋结构,每个螺环由6个左右的硅氧链节构成,甲基向外起屏蔽作用。这样的结构使硅氧链间相互作用力小,分子体积大,表面张力小;并且聚硅氧烷大分子表面上大量氨基的存在,使其极易与纤维表面的羟基、羧基等极性基团结合形成氢键,从而使氨基改性聚硅氧烷分子吸附在纤维表面,赋予纤维优良的性能。

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