纺织业涉及到纤维品种很多，根据来源可分为天然纤维和化学纤维两大类。天然纤维包括植物纤维（棉麻）、动物纤维（丝毛）和矿物纤维（石棉）；近年来国际上新开发的香蕉纤维、竹纤维、洋麻纤维、月桃纤维等，同属天然纤维。

        目前棉纤维世界总产量已达2000万吨，占纤维总量的40%，其中长纤维占棉花产量的90%。世界麻产量为500万吨，其中400万吨为黄麻，主要用于麻袋生产；衣料用麻主要是亚麻、萱麻，还有剑麻、马尼拉麻、泽麻等。棉麻典型特征是吸湿性和湿强度好，但弹性差，易起皱、耐酸性差。竹纤维、泽麻有吸湿性，并有冷凉感，国外常用其与棉混纺，提高棉的舒适度。

        动物纤维主要是丝和毛，均有吸湿性，易染色，弹性回复性好等特征，但耐碱性差，光照下易变色，丝，世界总产量达6万吨；毛的总产量为230万吨，其中澳大利亚产量占世界产量的30%。

        中国是天然纤维主要产地之一，其次是美国、印度、巴基斯坦等国。

        化学纤维包括再生纤维、半合成纤维、合成纤维和无机纤维。再生纤维，有人造纤维、合成纤维棉（polynosie）和铜铵纤维（cupra）等，世界总产量为200万吨。半合成纤维，包括醋酸人造丝（acetate）和丙烯腈与酪的共聚物（promix）。这类纤维有丝样光泽，适度的吸湿性。弹性和热可塑性，世界总产量为70万吨，其中60万吨醋酸纤维用于烟草过滤嘴生产。

        合成纤维在化学纤维中占据重要地位，其特点是有热塑性、防虫、耐化学品等优点，不足之处是一般无吸湿性，抗静电性差。目前世界总产量3200万吨，其中聚酯产量2100万吨，聚丙烯纤维为400万吨；尼龙产量为390万吨；丙烯（acrgl）产量约270万吨，这四种纤维占合成纤维总量的98%以上。除此之外，还有维尼龙（vinylon）、聚氯乙烯（poly盐化）、聚氨酯（polyurethane）等。无机纤维包括金属丝（金丝、银丝）、玻璃纤维、岩石纤维（rock piton）和炭素纤维等。

       这些纤维，从纺丝、织造、前处理、印染到后整理又使用大量不同性能的助剂，据报道，发达国家纺织品与助剂之比为100∶15，世界平均水平100∶7，而我国目前尚未达到平均水平。美国Frecdnia在市场调研报告中曾介绍，2003年世界纺织助剂市场已超过160亿美元，2005年可达到310亿，十年来仍呈增长之势。目前纺织助剂已有1.4万多品种，100个门类，其中欧美助剂品种已达8000余个，48个门类；日本有5500多个品种，而中国有二十大类，1000多个品种。我国助剂与纺织业发展需求不相适应，一些高端产品还较少。

       世界各国纺织助剂组成结构差异较大，其中西欧较有代表性。据报道，在西欧纤维与纺丝用助剂（油剂）占总量7%；织造与针织用助剂（油剂、浆料）占5%；前处理助剂（退浆、煮练、漂白、螯合、稳定剂等）占7%；染色助剂（如：匀染、渗透、消泡、固色、增深、分散、防泳移、载体、溶布柔软等占19%；印花助剂（糊料、粘合、增稠、交联、增艳、防沾污剂占10%；后整理助剂（柔软剂、平滑剂、免烫、防水、防污、阻燃、抗静电、抗菌、防紫外线等占39%；通用助剂占11%。其中染色和印花（俗称印染）合占29%，加上后整理助剂占有率高达70%。

        作为后整理助剂涉及三大类，即柔软整理、功能性整理和树脂整理。作柔软整理，又是织物后整理中重中之重。作为柔软剂类，又可分为长链脂肪族柔软整理剂和有机硅系柔软平滑剂。美国BASF曾作过调查，发现面料的功能达四十种之多，却把保障人体舒适度列为首位，这种舒适度不是建立在纤维自身特性上，而是建立在不同面料的柔软和保持面料的弹性上。柔软和保持弹性是使用柔软剂和弹性硅加工处理后的效果。这里包含了织物的吸水性和平滑性。而长链脂肪族柔软剂（包括软片），在改善纤维柔软性方面占据了重要地位，也是目前用量最大的后整理助剂。

一、长链脂肪族柔软剂与摩擦系数关系

        纤维和织物在织造、前处理、印染等工序加工中，有许多外来因素，可使纤维及织物的手感变得粗糙，例如前处理中要除去天然纤维所含的蜡和油脂。用表面活性剂和碱较多，也接触浆料等；印染过程，染色色淀含属盐类助剂又会在织物上存留；在树脂整理中，树脂的初缩体又会造成泳移现象，形成表面树脂，如此等。这些外来因素都会给织物带来不良影响，直接影响手感等质量指标，降低织物的使用价值。

        在长链脂肪族柔软剂的结构中，以碳氢链连接的长链能呈无规则排列的卷曲状态，形成分子的柔曲性，其柔曲的分子可以吸附在纤维表面，降低纤维的表面张力，表面活性剂在纤维表面的吸附作用越强，降低表面张力的程度就越大，其柔软效果就越明显。

       表面活性剂在纤维表面的定向吸附，形成了疏水基向外整齐排列的膜，纤维之间的摩擦，实际发生在相互滑动的疏水基之间，由于疏水基的油性，会使摩擦系数大大降低。疏水基链越长，越容易滑动。当人体接触纤维时，纤维与人体之间的摩擦力也会下降，从而获得较好的柔滑感和手感。摩擦系数的降低，可使纤维便于滑动，这样会使应力得到分散，而增强了撕裂强度。可见，柔软剂对织物的后整理的关键是降低纤维之间的摩擦系数，尤其是降低静摩擦系数的大小，是对柔软剂水平评价的重要技术参数。

        另外，纤维是由线性高分子构成的，有很大的表面积，形状又十分细长，分子链的柔顺性也比较好。当其表面吸附柔软剂后，表面张力会降低，使纤维变得容易扩张表面，伸长其长度，结果使纤维织物变得蓬松、丰满、柔软,又富有弹性的柔软效果，柔软剂的使用不仅降低了纤维的摩擦系数，也使纤维得到扩展，变得更膨松，又有弹性。柔软整理彻底改变了织物原有的粗糙手感。

柔软剂与摩擦系数的关系

        以上谈到柔软剂对织物后整理的关键是降低纤维之间的摩擦系数。柔软剂的品类较多，在应用性能方面又各有优缺点。从图1可以看出降低纤维静摩擦系数（μs）的顺序是：阳离子＞多元醇非离子＞阴离子＞聚乙二醇非离子＞矿物油。在强力高速条件下，如何降低动摩擦系数（μd）（此时静摩擦系数处于次要地位）。降低纤维动摩擦系数（μd）作用大小顺序是：矿物油＞聚乙二醇型非离子＞多元醇型非离子＞阴离子。

        所以，对降低纤维与纤维、纤维与金属在高速条件下的动摩擦系数为主要目的的纺织油剂、编织油剂等均以矿物油为主要成分，并适当配合聚乙二醇非离子活性剂，帮助矿物油乳化、分散、并增加抗静电效果。而对于降低静摩擦系数为主的纤维柔软整理剂而言，一般以多元醇非离子、阳离子型（包括弱阳）柔软剂为主。

       一般而言，静摩擦系数越小，柔软的触感越好；动摩擦系数大多数情况下较高，而动摩擦与静摩擦系数之差，与柔软滑爽性及揉搓时的鸣声有关。柔软剂（以及纺织油剂中使用的表面活性剂）其离子性和动静摩擦系数的一般倾向如图2。图2中，不同离子性柔软剂，所处位置，所显示特性如表1所示。

        可见，纤维平滑柔软与纤维之间的静动摩擦系数之差有关（Δμ=μs-μd），一般而言，Δμ值大就发涩，数值小就柔软平滑。

        经测试，Δμ=-0.01，这个负的数值属于非常柔软、又滑的范畴。

二、纤维及织物整理应选用匹配柔软剂

        我们以国际上公认的，柔软性比较突出的聚酰胺型柔软剂Taffulon  C-320A为例，对降低静摩擦系数和动摩擦系数都很有效，所以比其他类型柔软剂应用效果更突出。这里应注意的不同纤维织物及要求的不同，应选用相匹配的柔软剂品种。如图3，反映了纤维种类和柔软整理效果之间的关系。

        一般合成纤维（包括腈纶）多选用聚酰胺阳离子；涤纶可选用聚酰胺之外，特殊的非离子也可选用；季铵盐型阳离子适用于纤维素纤维（如棉），特殊的阴离子，非离子也适用，在吸水性、无黄变等性能方面，又优于季铵盐阳离子和聚酰胺阳离子；特殊阴离子柔软剂也适用于丙纶纤维。

        聚酰胺阳离子柔软剂（320A）对腈纶柔软效果最好，也适用于锦纶、涤纶、棉及混纺织物柔软整理。特殊阴离子AFS-90和特殊非离子N-100对棉有特殊功效，又无黄变困扰。咪唑啉季铵盐对合成纤维、纤维素也有良好的整理效果。

        合成纤维的柔软整理比较复杂，除了改善手感外，多数情况下应兼有抗静电性，再润湿性、防再污染性等。对于聚酯，尼龙（锦纶）需要热定型处理的纤维，在热处理时，会发生油燃现象，因此在纤维或织物整理中不能使用乳化油型柔软剂，应使用以活性剂为主体的柔软剂。

       合成纤维用柔软剂，应是吸附性好、耐洗性优良的聚酰胺型阳离子，这类活性剂的品种很多，但使用最多的是聚酰胺季铵盐、季铵盐盐酸型，以及亲水性较好的咪唑啉型阳离子活性剂。它们一般由硬酯酸、山萮酸等长链饱和脂肪酸与多烯多胺反应，再季胺化。另外，还可根据酰胺结合数、分子量和烷基数的平衡关系调节滑爽感、挺括等手感和耐洗性。

       这些化合物具有自乳性，又是高分子的疏水性化合物，经干燥、热处理等工序处理后，可在纤维表面形成高融点疏水性皮膜，从而获得高耐洗性。这对于170℃～210℃进行定型整理的尼龙、聚酯纤维的后整理是非常适宜的。对于必须避免高温处理的丙烯纤维，因阳离子染料和同样离子可以结合，因此可进行浴中吸附处理。若求出对纤维的饱和f值，则可上染同浴加工，还可起到染料缓染剂的作用。

       如果要求光滑感且柔软度应相应较小时，除长链聚酰胺型阳离子活性剂外，可使用季铵盐阳离子活性剂，这类柔软剂的抗静电性比酰胺型要好。对于腈纶纤维及织物而言，若使用非离子和阴离子活性剂的复配物整理时，效果比较差，当用聚酰胺阳离子柔软剂代之，可获最佳效果，但聚酰胺型阳离子柔软剂用于纤维素纤维整理，虽然也有效果，但仅可用于带色织物、对色光要求不严格的场合、从综合性能来看，如柔软、平滑、吸水性、无黄变等方面，不如阴离子和非离子型柔软剂，尤其阴离子柔软剂更适用棉等纤维素纤维及织物的整理，这类柔软剂最大优势可用于白色和对色光要求严格织物（如针织布），不仅在柔软性、吸水性、无黄变等方面显现优势，而且可和漂白剂同浴使用。

三、影响整理效果的主要因素

1、柔软剂附着量与整理温度的关系

        在后整理中，根据被整理织物的要求，有以纱的形态或以布的形态两种不同的整理方法，可根据整理目的和条件来选择。

        以纱线形态加工的，主要是编织用的预染纱。这种整理除要求编织后的制品能提高触感外，还要求在编织中能赋予柔软性，对金属的润滑性和抗静电性。因此在使用具有柔软、滑爽功能的柔软剂时，还应考虑润滑成分（如长链脂肪醇、蜡类、油脂类等）和抗静电等多种组分。这种组分在纤维上的附着量约为0.1～0.5%（o.w.f）。在绞纱状加工情况下，40℃规定浓度处理液中，要反复浸渍几次，在绞拧后进行成束干燥。

        对于筒子纱加工、由于采用直编方式，处理液要通过致密的筒子纱层达到覆盖纤维表面，加工条件是：温度一般控制在40℃，流动处理15分钟后，用离心水机脱水至30～40%，用减压干燥机干燥。

        以布形态整理时，柔软剂整理液组成相对单一，采用浸轧方式。用浸轧机进行浸渍、绞拧后，连续干燥。处理液浓度和绞拧率决定了整理剂在纤维上的附着量。根据日本专家介绍，加柔温度与纤维表面的吸附量有一定关系，随着温度的升高，吸附量逐渐增加，但达到某一温度时，会趋于饱和，如图4所示。从图4中可以看出，柔软加工以40℃为宜。加柔温度过低，会导致柔软剂附着量不足，达不到加柔整理的目的，但温度过高时，柔软剂附着量已达到饱和，也不会再增加。

2、加柔时间与表面附着量的关系

       加柔时间与表面附着量也存在一个饱和曲线关系，如图5，加柔20分钟以前，纤维表面的附着量随加工时间延长而增加，20分钟以后，柔软剂在纤维上的附着量趋于饱和，再延长时间，对附加量而言已无必要，所以加柔时间以20分钟为宜。

3、柔软剂与加柔浴比

        从一些资料来看，加工浴比常存在不同浴比变化，对于浴比而言，不是越大越好，浴比增大，柔软剂在纤维表面的附着量反而会降低，具体情况见图6。

        从上图6可见，小浴比附着量大，大浴比附着量小，其直接原因是小浴比柔软剂的浓度大，所以附着就大，我们从下图更能清楚看到这层关系。从图中可见，柔软剂的附着量与浓度增加几乎成直线关系，所以在条件允许的情况下，柔软加工采用小浴比为宜。

日本专家以Taflan  320A聚酰胺季铵盐阳离子柔软剂为例，其加柔及工艺条件如下，首先将软片稀释成5%～10%的乳体。

柔软剂用量         1～3%（o.w.f）

加工浴比           1∶20～30

加柔温度与时间     40℃/15min

柔软加工处理过程：

预浸温度   40℃×1min

脱水       甩干机甩干，30s

柔软处理   浴比1∶20、40℃×15min

脱水       甩干机甩干，30s

干燥       70℃～80℃×40分钟，鼓风干燥

4、生成物组成及结构特征

        首先我们对柔软剂有一个正确认识，以往有人认为合成某种柔软剂，只要投入原料不变，它的生成物也就不会有变化，这只是狭义的理解，实际上无论哪种柔软剂品种，都是以某种组分为主体的混合体。在谈到某产品性能时，其实是指混合体的综合性能。这一点不难理解，我们采用的主原料之一是脂肪酸（如1801），主要由C₁₈酸和C₁₆酸组成，前者含量约占38%或以上，C₁₆酸含量约占58～62%。另外，1801脂肪酸还含有少量的C₁₂、C₁₄、C₂₀酸。可见这些酸合成的柔软剂本身就是一个混合体、不同厂家、不同批次的变化。混合体中各占有比例会发生变化，这只是其一。除此之外，产物结构也不是预期那样。

        天津市轻工业化学研究所在上世纪70年代《烷基咪唑啉柔软剂研究报告》中曾披露硬脂酸与二乙烯三胺（DETA），在N₂保护下视反应温度高低、时间长短等变化，可生成酰胺类和咪唑啉组成的不同结构混合体。反应条件的变化，主馏分占有率也会变化，其生成物如下：

        以上长碳链脂肪酸与DETA反应可生成的几种结构体，在通常条件下以双硬脂酰胺和单硬脂酰胺为主体，含有少量咪唑啉化合物。游离的咪唑啉不安定，可与1～3个摩尔的羧酸反应，生成稳定的化合物。

        研究者认为，生成的混合体中每个组分都有柔软作用，无需分离。当使用原料（如1801）组分发生变化或工艺条件的变化，各组分占有比例会发生变化。（Ⅰ）和（Ⅱ）是制备咪唑啉季铵盐的基础原料，也是制备聚酰胺阳离子柔软剂的主要原料；结构式（Ⅲ）、（Ⅳ）是国际上著明的onyxsan  HSB结构体，只是在较低反应温度下，含量较少而已。在特定条件下，均可制备成性能优异的阳离子柔软剂。这取决于脂肪酸是在氧原子或两个氮原子上发生缩合反应，反应过程可形成部分质子产物，而质子反应程度又取决于过量脂肪酸的用量。关于咪唑啉及聚酰胺阳离子组成结构和可延伸开发的产品，在相关章节另作诠释。

四、阳离子柔软剂类别、特性及制备

       工业上使用的阳离子表面活性剂都是长链脂肪酸有机氮的化合物及其衍生物，它们大致分为两类，一类是脂肪胺本身，使用过程能吸收氢原子生成铵盐；另一类是季铵盐，其最大特征是分子结构上带有正电荷，这种特征导出了阳离子表面活性剂一系列特征用途。许多基质表面带有负电性表面电荷（如织物），在应用过程中，带正电荷的阳离子活性剂可以吸附在基质表面上。

       把它的疏水端伸向外部，依据这种作用，可以降低织物之间、织物与人体之间的摩擦系数，起到柔软作用。脂肪胺及季铵盐亦可定向渗透到细菌膜与水或空气的界面上，紧密排列的界面分子膜，可阻碍有机体的吸收或切断营养质的来源，达到防霉和杀菌效果。

        作为阳离子型柔软剂，我们从图3可以看出有聚酰胺型阳离子；亲水性聚酰胺阳离子；季铵盐阳离子等。前两种也以季铵盐为主，作为季铵盐阳离子包括了长碳链季铵盐和咪唑啉型季铵盐。

        作为弱阳离子柔软剂，多以仲胺、叔胺类等结体存在，它是降低季铵盐黄变而开发出的低黄变产品，而在解决柔软、黄变、改善吸水性方面，不如特殊阴离子和非离子柔软剂。

        作为聚酰胺类季铵盐、咪唑啉型季铵盐、长碳链季铵盐，均是脂肪酰胺或咪唑啉结构进一步烷基化的产品。作为季铵盐柔软剂，在纺织工业上有实用价值的有以下典型结构产品：

1、聚酰胺（季铵盐）型阳离子柔软剂

         长碳链脂肪酸（如硬脂酸）与二乙烯三胺反应，在两者摩尔比为1∶0.5，在熔融状态下，在140℃～170℃脱水反应数小时后，可合成出以双酰胺为主体、并含有单酰胺和少量咪唑啉结构的混合体。每个组分作为中间体又可延伸开发许多品种，在这些延伸产品中，有许多是后整理欲求品种，其中又不泛国际知名品牌产品。如：

        以上为单脂肪酰胺和咪唑啉三个组分延伸开发产品中，不少为知名品牌，而作为主馏分双酰胺可延伸开发产品如下：

        如果配方中含有羟乙基乙二胺（AEEA），可生成以下中间体，中间体可延伸开发的产品也较多，简况如下。因其安全性已受国际置疑，故不作过多介绍。

       以上许多叔胺、季铵盐为阿柯维尔研制体系中知名品牌。单酰胺、双酰胺结体均可和尿素进行交联反应，再生成多酰胺（聚酰胺）结构体。叔胺是制备季铵盐型柔软剂（或软片）的重要原料，在进行这步反应时，除注意温度控制外，应注意两点：一是加尿素应分段缓缓加入；二是加尿素是吸热反应，并有大量氨气逸出，应科学的导出，若操作不当，反应釜会产生正压，造成冲料，甚至污染环境和危害操作人员健康。

       在聚酰胺结构中，含有叔胺部分，可通过烷基化剂，如环氧氯丙烷、硫酸二甲基（或二乙酯）等进行季胺化反应，这步反应是放热反应，温度控制很重要。制备出聚酰胺季铵盐阳离子柔软剂，从柔软、膨松感，对降低纤维素和合成纤维静摩擦系数均表现出特殊功效。另外，这类柔软剂，对纤维和织物的吸附力强，被处理织物有较强的拨水性、突出的耐水洗和干洗性。

       这类柔软剂，是国际市场颇受欢迎的产品。我们从图3可以看出对天然纤维和合成纤维织物，在后整理中均显示出优异的功效，但对白色和对色光要求严格时存在泛黄问题。适用于带色织物整理或对色光要求不严格场合，有些纤维整理（如腈纶）更能发挥其固有特性，与其他阳离子柔软剂相比，也占据优势。

       为了控制聚酰胺（季铵盐）型阳离子主馏分占有比例，控制脂肪酸、二乙烯三胺和尿素的摩尔比以及反应温度、反应时间比较重要。反应过程常以氨价AmV和酸价（A.V）来控制反应终点。例如日本TAFFULON  C-320A聚酰胺型阳离子，在第一步酰胺化反应，主要控制酸价，要求酸价A.V＜10mg KOH/g；第二步与尿素发生交联反应，主要控制胺价，将胺价控制在40±10mg KOH/g范围内；第三步进行季胺化反应，仍控制胺价，控制在20±10mg KOH/g。若配方及工艺条件控制不当，其主馏分占有比例会发生变化，会对产品质量产生一定影响。

2、咪唑啉季铵盐型柔软剂

       咪唑啉季铵盐也是阳离子表面活性剂中主要品种之一。合成咪唑啉季铵盐分酰化、闭合和烷基化三步。首先将脂肪酸与多烯多胺（如DETA）共热脱水，在N₂保护下胺类被酰化。生成的酰胺可用环氧乙烷进行氧乙基化；制备咪唑啉结构时，仍需持续升温反应，在200℃以上高温完成闭环。据报道，在常压下，闭环最终反应温度可达240℃以上，若在减压下，可在210℃左右完成反应。

        这时咪唑啉结构占有率可提升到70%～75%。除生成咪唑啉结构外，其他组成也有一定柔软性，亦可在季胺化同时完成反应，然后降温，进行季胺化反应。反映情况如上图。

        在制备咪唑啉季铵盐阳离子时，为了改善使用性能也常加入AEEA，这部分可在咪唑啉环上带上β-羟乙基，反应条件与上述类似，其不同点是最后季胺化反应，除硫酸二甲酯（或二乙酯）外，也可用氯乙酸或丙烯酸，其反应及生成物如下：

        从以上反应可见，咪唑啉季铵盐型柔软剂也是一个混合体，说明与其并存的其他化合物占有一定比例，不过它们也有柔软性，勿需分离，氨价和酸价也是主要控制指标。

        咪唑啉是柔软剂，属于杂环中主要品种，与长碳链季铵盐不同，咪唑啉最常见的负离子是甲基硫酸盐负离子（或乙基盐负离子），这类产品除柔软作用外，还具有抑制金属腐蚀、良好的消除静电作用。另外，还有优良的乳化、分散、起泡、杀菌和高生物降解性。在杂环型阳离子活性剂中还有烷基吡啶型、三嗪型和胍型等。

3、长链烷基季铵盐型柔软剂

        烷基季铵盐品种较多，大部分产品作杀菌剂使用，仅一部分作柔软剂和直接染料固色剂使用。例如英国卜内门化学公司生产的德卡明（Docamin）是十六烷三甲基溴化铵，丝米素OD（Cirrasol OD）是十八烷基三甲基溴化铵（国内称为OT），都是性能优良的柔软剂，直接染料固色剂，但存在易使染色物变色和降低日晒牢度的缺点。双长链烷基二甲基氯化铵（国内称DOD），它的柔软性优于单长链烷基季铵盐，如Arguad  2HT，其结构式如下：

、

        双烷基季铵盐主要有多条合成路线，一种是采用脂肪酸为原料的合成路线。