新型有机硅整理剂M-588A的应用探讨
费炳耀,陈焜,胡雪峰,单雅丽
(杭州美高华颐化工有限公司 浙江杭州 211231)
摘要:本文对超亲水聚氨酯改性嵌段硅油M-588A的应用性能进行了研究,探讨了M-588A在亲水性、耐洗性、手感、黄变、色变、色牢度、抗静电性、缝线滑移、稳定性、配伍性等方面的性能。试验表明M-588A在上述指标上均具有优异的应用性能,非常值得进行市场应用推广。
关键词:亲水;聚氨酯改性;嵌段硅油;应用性能
传统嵌段硅油一般有三种合成路线:一是含氢硅油与烯丙基聚氧乙烯环氧基醚加成,然后再与聚醚胺反应;二是环氧双封头与D4用碱催化剂催化聚合,生成的端环氧硅油再与聚醚胺反应;三是氨基双封头与D4用碱催化剂催化聚合,生成的端氨基硅油再与端环氧聚醚反应。
这三种合成方法所做出的嵌段硅油不仅风格优异,而且从根本上避免了一般有机硅乳液在使用过程中出现破乳漂油的现象,但整理后织物的亲水性差。为改善亲水性,研究人员在聚硅氧烷的侧链上引入聚醚链段,随着不饱和聚醚用量的增大,不仅柔软性及滑爽性大幅度下降,同时耐洗性也随之降低。所以要平衡手感和亲水这两方面性能,在合成工艺及原料选择上就必须提出更高要求。
近年来,聚氨酯产品在纺织领域中的应用备受关注,包括改性有机硅柔软剂、防纰裂剂、亲水整理剂、免烫抗皱整理剂、摩擦牢度提升剂、抗起毛起球剂等。
其中,聚氨酯改性有机硅柔软剂具有更加广泛的市场应用前景而得到优先发展。本文采用端含氢硅油与乙二醇单烯丙基醚为原料合成自制端羟基聚硅氧烷,然后再与聚乙二醇型聚氨酯预聚体反应,合成超亲水聚氨酯改性嵌段硅油M-588A,并研究其在多种织物上的应用,探讨了M-588A在亲水性、耐洗性、手感、黄变、色变、色牢度、抗静电性、缝线滑移、稳定性、配伍性等方面的性能。
1.试验部分
1.1 织物、药品及仪器
织物:黑色涤纶针织罗马(544g/m2),红色涤纶梭织涤塔夫(62g/m2),漂白涤纶梭织涤塔夫(65g/m2),黑色尼龙四面弹(175g/m2),黄色尼龙四面弹(130g/m2),灰色T/C衬衫布(120g/m2)。
药品:新型有机硅整理剂M-588A、多功能整理剂力威龙N、聚醚改性亲水硅油M-5401CA(杭州美高华颐化工有限公司)。
仪器:DJ500J型电子天平,Labtec PB-1型带浸液槽轧车,Rapid R-3型针板拉幅烘干定形机,X-Rite 7000A型电脑测色仪,SW-24A型耐洗色牢度试验机,YB571B型耐摩擦色牢度试验机,YG401型织物静电测试仪,YG(B)026H型电子织物强力机,YG701E全自动织物缩水率试验机。
1.2 试验方法
1.2.1 手感及亲水性能评价
助剂用量:根据不同织物以及手感要求选择柔软剂用量;实验评价流程:湿进布→常温浸轧→高温定型(185℃,45s;亲水评价定型工艺见表1-2)→回潮24h→测试;整理布样冷却后经多位有经验的手感评价专家从柔软、蓬松、滑度等方面综合评价,将原布手感定为1分,手感评定最好为5分,最后取平均值来确定评价结果。亲水评价:采用滴水法判定亲水性,在距离面料1cm的高度,滴下一滴水,同时进行计时,以水滴完全扩散开的时间长短判定亲水性的差异。
1.2.2 耐洗性评价
耐洗性测试按照GB/T 8629-2001《纺织品 试验用家庭洗涤和干燥程序》7B洗涤程序进行,制订如下洗涤工艺:将含有2g/L标准洗涤剂的洗涤液和1kg重的测试织物匹配试验布放入缩水率试验机中,水温40℃洗涤10min,脱水后冷水洗2min,再脱水烘干,多次洗涤时重复上述过程,待织物回潮24h后再测试其亲水性等项目。
1.2.3 黄变、色变评价
用浸轧法在增白布或容易色变的织物上进行柔软处理,用X-Rite 7000A型电脑测色仪测试未处理与处理过布样的蓝光白度ΔWr和ΔL*、Δa*、Δb*、ΔE,其中:ΔL*为明度差;Δa*为红绿光差,正值表示偏红光;Δb*为黄蓝色光差,正值表示偏黄光;ΔE为总色差。
1.2.4 色牢度评价
耐摩擦色牢度按照GB/T 3920-2008《纺织品 色牢度试验 耐摩擦色牢度》测定。耐皂洗色牢度按照GB/T 3921-2008《纺织品 色牢度试验 耐皂洗色牢度》测定。
1.2.5 抗静电性评价
抗静电性按照GB/T 12703.1-2008《纺织品静电性能的评价 第1部分:静电压半衰期》测定。
1.2.6 织物缝线滑移测试
织物缝线滑移按照GB/T 13772.2-2008 《纺织品 机织物接缝处纱线抗滑移的测定 第2部分 定负荷法》测定。
1.2.7 稳定性与配伍性评价
对助剂在各种PH值、温度、电解质、剪切力等使用环境以及与其他助剂的配伍稳定性等进行测试。通常采用在指定环境中放置24h后溶液状态变化来描述。
2.结果与讨论
2.1 亲水及耐洗性能评价
市场常用聚酯聚醚类多功能整理剂和聚醚改性有机硅产品的亲水性受定型工艺影响较大,同时考虑织物尺寸稳定性和耐洗性,定型温度又不能太低,所以定型采用175℃×50s和195℃×40s两组工艺进行研究。初始亲水性见表1,5次水洗后的亲水性见表1。
表1 初始亲水性 (×代表20s以上)
表2 5次水洗后的亲水性 (×代表20s以上)
从表1、表2可以看出,无论是初始亲水性还是5次水洗后的亲水性,都是M-588A优于力威龙N优于M-5401CA,并且M-588A对定型工艺具有更加宽广的适应性。同时发现各产品在不同的织物上所表现的耐洗性能是有差异的,可以考虑在洗涤变化大的织物上增加助剂用量来改善耐洗性能。根据本次实验确认定型工艺会影响产品性能,以下实验定型工艺确定为185℃×45s。
2.2 手感风格评价
按实验方法的描述,对用M-588A、力威龙N、M-5401CA处理过的样布进行手感风格评价,结果见表3。
表3 手感风格评价
从表3可以看出,聚氨酯改性嵌段硅油M-588A同聚酯聚醚型多功能整理剂力威龙N和聚醚改性有机硅M-5401CA相比,M-588A具有更好的柔软度和蓬松性,同时亲水类型整理剂的滑度方面三者均较差。
2.3 黄变、色变评价
按实验方法的描述,对M-588A、力威龙N和M-5401CA处理过的布样进行黄变和色变性测试,结果见表4。
表4 黄变与色变测试
注:1.ΔL*为明度差;Δa*为红绿光差,正值表示偏红光;Δb*为黄蓝色光差,正值表示偏黄光;ΔE为总色差;ΔWr为蓝光白度差值。
2.助剂用量:各产品均为40g/L;织物种类:测量色变的采用红色涤纶梭织涤塔夫,测量黄变的采用漂白涤纶梭织涤塔夫。
从表4可以看出,M-588A具有更低的黄变和色变,可用于特白和浅色织物的整理。
2.4 色牢度评价
聚酯聚醚类多功能整理剂产品由于同聚酯织物具有类似结构官能团,高温整理织物时对结合在纤维内部的染料有一定的萃取作用,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。按实验方法的描述,对用M-588A、力威龙N、M-5401CA处理过的样布与原布进行色牢度测试,测试结果见表5。
表5 对织物色牢度的影响 级
注:助剂用量均为40g/L;织物是黑色涤纶针织罗马。
从表5可以看出,M-588A对织物的色牢度影响非常小,聚酯聚醚类多功能整理剂力威龙N影响较大,此类产品可考虑染色同浴使用,以减小对色牢度的影响。
2.5 抗静电性评价
按实验方法的描述,对用M-588A、力威龙N、M-5401CA处理过的样布和原布进行抗静电测试,测试结果见表6。
表6 抗静电测试
注:助剂用量均为40g/L;织物是黑色涤纶针织罗马;抗静电指标数值越小,证明抗静电性能越好。
从表6可以看出,三类亲水性整理剂均可改善织物的抗静电性能,其中M-588A的抗静电性能最佳。
2.6 缝线滑移测试
按实验方法的描述,对用M-588A、力威龙N、M-5401CA处理过的样布和原布进行缝线滑移测试,测试结果见表7。
表7 缝线滑移评价
注:助剂用量均为40g/L;织物是灰色T/C衬衫布;数值越小,证明防纰裂性能越好。
从表7可以看出,M-588A的防纰裂效果比原布有所改善,证明该产品在改善手感的同时可以有效降低缝线滑移问题。
2.7 稳定性与配伍性评价
在各种PH值、温度、电解质、剪切力等使用环境下的稳定性以及与其他助剂的配伍性方面进行测试,采用在指定环境中放置24h后溶液状态变化来描述,结果见表8。
表8 环境稳定性与配伍稳定性评价
注:助剂用量40g/L;放置24h后观察溶液变化情况。
从表8可以看出,三个样品在工作液PH=9及以上时,放置24h后均发现底部有少量粉状析出物沉淀,疑与分子链段在碱性条件下断裂有关,所以加工过程中需要控制好工作液的PH值,建议控制在弱酸条件下最为适宜。M-588A在60℃×20min加热后出现浑浊现象,但冷却后又重新恢复,与该产品为非离子,浊点低于60℃有关,所以M-588A的工作液温度建议控制在50℃以下为宜。
三个样品对电解质的耐受程度和耐剪切性均尚可,与活性染料、棉用增白剂、棉用固色剂、阴离子硅油的配伍性均尚可。在与湿摩牢度提升剂配伍方面,只有M-588A配伍性过关,另外两个产品均有反应,所以在做湿摩牢度提升与柔软同浴时,务必对两类产品的配伍性做出提前判断,确保加工工艺的顺利执行。
3.工厂使用实例
实例1:吴江××印染有限公司。
织物:全涤薄型梭织布(110g/m2)。
工艺:一浸一轧(M-588A 30g/L)→高温定型(185℃×30s)。
结果:经整理织物手感特别松软,干爽不滑,色变小,色牢度好,可瞬间亲水,下机静电吸附不明显,客户对使用效果非常满意。
实例2:浙江××股份有限公司。
织物:40%竹纤维/40%凉感涤纶/20%天丝衬衫布(145g/m2)。
工艺:一浸一轧(M-588A 50g/L+M-33 50g/L)→高温定型(185℃×40s)。
结果:经整理织物手感软中带弹,滑而不腻,悬垂感强,色变小,色牢度好,可快速亲水,有较好的冰凉感,缝线滑移在可控范围之内,达到客户预计效果,该组合工艺进一步提升了高端面料的附加值。
实例3:××集团有限公司。
织物:90%尼龙/10%氨纶四面弹(235g/m2)。
工艺:一浸一轧(M-588A 40g/L+M-516 30g/L)→高温定型(190℃×50s)。
结果:M-588A配合特软整理剂M-516组合加工尼龙四面弹有非常好的松软效果,达到了类似全棉四面弹的效果,得益于M-588A在尼龙织物上的有效吸附,所以整体组合方案的成本也较低,取得了很好的经济效益。
实例4:浙江××纺织有限公司。
织物:全涤梭织布(205g/m2)。
工艺:一浸一轧(M-588A 50g/L)→高温定型(190℃×50s)。
结果:该客户所加工产品为军队专供服装面料,要求瞬间亲水、手感松软弹性好,具有一定的抗皱免烫效果,干湿摩擦牢度和皂洗牢度下降小,且耐5次水洗。因为考虑熨烫缩率指标,所以定型条件不利于常规产品的亲水和色牢度指标。经客户筛选多个国内外助剂产品,最终M-588A在各项指标的综合性能方面最为优异,得到了客户的认可和持续使用。
实例5:浙江××纺织印染有限公司。
织物:T/R针织罗马布(265g/m2)。
工艺:一浸一轧(M-588A 30g/L+WFN 50g/L)→高温定型(190℃×50s)。
结果:该客户加工成品湿摩牢度不过关,筛选了很多的柔软剂与湿摩牢度提升剂配伍使用,均发现影响湿摩牢度提升的问题。后经推荐使用M-588A与湿摩牢度提升剂同浴使用,大货证明M-588A对湿摩牢度的提升影响极小,最终手感和湿摩牢度均达到了客户的要求。
4.结论
超亲水聚氨酯改性嵌段硅油M-588A具有超快速亲水性和极佳的耐洗性,手感以松软为主,不具有滑度,黄变与色变极低,高温定型对色牢度影响极小,有较好的抗静电性能,可有效改善缝线滑移问题,使用过程注意PH控制在弱酸条件下,工作液温度控制在50℃以下,常规用量建议30~50g/L。得益于非离子特性,所以在与棉固色剂、湿摩牢度提升剂、阴离子硅油等后整理产品同浴使用时配伍性均极佳。
参考文献:
[1]李艳艳,闵欣,贺江平.聚氨酯改性有机硅柔软剂的应用工艺[J].纺织科技进展,2015,4:58-62.
作者简介:
费炳耀,浙江萧山人,毕业于浙江理工大学轻化工程专业。十多年来,主要从事后整理助剂产品的应用研究与市场推广工作。
手 机:13757141518
邮 箱:347512@qq.com
微信号:13757141518
公司简介:
杭州美高华颐化工有限公司是一家生产纺织化学品的专业公司,成立于2001年初,注册资本1118万美元。成立之初,公司就确定了“技术创造价值”的核心经营理念,并将“成为行业技术领先型的企业”作为企业长期发展目标。
公司高层深刻认识到研发能力、产品服务的技术水平在市场竞争中的重要性;也深刻的认识到在“科技”上的投入不仅仅是带来利润回报, 更重要的是能保证企业持续稳定的发展。