超亲水柔软剂的合成与应用研究

徐山山

（浙江普斯顿科技有限公司  浙江杭州  310000）

       摘  要：通过合成一定分子量的端含氢硅油与烯丙基聚氧烷基环氧基醚，在氯铂酸催化作用下进行硅氢加成反应，得到端环氧聚醚硅油；进一步与聚醚胺EA600反应，得到一种季铵盐改性亲水柔软剂。通过乳化并对其在织物上进行应用性能测试，结果表明：整理后的织物柔软性、亲水性得到明显提升，白度基本没有影响。

       关键词：亲水性；白度；柔软

前  言

       亲水硅油整理剂主要通过硅油合成过程中引入聚醚亲水基团，来提高其水溶性，从而达到亲水的效果，同时工作液稳定，漂油、破乳风险降低，回修容易；但整理出的织物手感变差，牢度降低，白度也有所下降^[1-5]。

       另一种方法是通过季铵盐改性硅油，合成的亲水硅油手感较好，由于季铵盐没有活泼氢，氮原子带正电荷，从而不容易被氧化，因此黄变小；但亲水性差，不能达到手感与亲水性两者俱佳的效果，不能满足市场需求。

       本文通过端含氢硅油、烯丙基聚氧烷基环氧基醚、聚醚胺与异丙醇等为原料，进行一系列反应得到一种季铵盐改性亲水硅油，经过测试其可以改善织物的手感和亲水性，同时保持良好的白度。

1．实验部分

       1.1 主要试剂与仪器

       织物：纯棉织物，涤纶织物。

       试剂：含氢双封头（工业级，衢州聚友化工有限公司），八甲基环四硅氧烷（工业级，江西蓝星星火有机硅有限公司），烯丙基聚氧烷基环氧基醚（工业级，寿光市金宇化工有限公司），异丙醇（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司），聚醚胺EA600（工业级，张家港托普化工有限公司）等。

       仪器：恒温油浴锅（江苏省金坛市正基仪器有限公司），WSB-3白度仪（上海析瑞仪器仪表有限公司），电子天平（上海友声衡器有限公司）。

       1.2 合成工艺

       1.2.1 端含氢硅油的合成方法

       将称量好的含氢双封头、八甲基环四硅氧烷与固体酸树脂加入到装有温度计、搅拌棒的四口烧瓶中，升温反应4～6h，得到无色透明液体，过滤除去固体酸树脂，即为所需要的端含氢硅油。

       1.2.2 端环氧聚醚硅油的合成方法

       将称量好的端含氢硅油、烯丙基聚氧烷基环氧基醚、异丙醇加入到装有温度计、搅拌棒的四口烧瓶中，在催化剂作用下，反应4～6h得到淡黄色透明液体，即端环氧聚醚硅油。

       1.2.3 PC-598的合成方法

       将称量好的端环氧聚醚硅油与EA600加入到装有温度计、搅拌棒的四口烧瓶，在催化剂作用下反应8～10h，得到淡黄色透明液体，即目标产物PC-598。

       反应方程式如下：

       1.3 乳化及应用工艺

       将合成的30g亲水硅油PC-598化合物、乳化剂XL40 3g添加到烧杯中搅拌均匀 ，滴加冰醋酸1g，搅拌条件下采取少量多次的原则加水，乳化为固含量20%的乳液。

       二浸二轧，浴比1∶10，轧余率为70～75%，在100℃的温度下烘2min，170℃下定形30s，然后进行相关性能测试。

       1.4 应用性能

       1.4.1 乳液稳定性测试

       离心稳定性测试方法：将乳液放置于5mL的试样管中，离心分离机以3000 r/min的速度旋转，离心分离30min后观察有无漂油、分层、粘壁、沉淀等现象产生。

       耐酸、碱、盐、硬水稳定性测试方法：分别向四个烧杯中加入3g乳液配制成30g/L溶液100mL，分别加入盐酸调节PH为3～4，加入纯碱调节PH为10～11，加入元明粉0.5g，加入200PPM的硬水，常温下放置4h，观察有无漂油、絮状物、分层、结皮或其他现象的产生。

       1.4.2 手感测试方法

       以5～8人为一组对整理后棉织物进行闭目触摸，比较其柔软性，分数1～5分，平均测试三次，选取平均值。

       1.4.3 白度测试方法

       采用WSB-3智能式数字白度计进行测试。

       1.4.4 亲水性测试方法

       将整理后的织物平铺于桌面，用滴管从织物上方3cm高度处，向织物滴一滴水，从静态情况下测定织物吸收完1滴水所需的时间。

2．结果与讨论

       2.1 亲水柔软剂的稳定性能测试

表1  PC-598乳液的物化性能

注：√表示无漂油、絮状物、分层、结皮或其他现象。

       由表1可知，PC-598乳化为固含量20%的乳液稳定性良好，耐酸、碱、盐、硬水等，均未出现漂油、絮状物、分层、结皮或其他现象。

       2.2 亲水柔软剂对织物性能的影响

表2  合成亲水柔软剂与市售亲水柔软剂对棉织物的应用性能比较

       由表2可知，在手感方面，合成亲水柔软剂PC-598在棉织物上手感较好，由于主链为聚硅氧烷，保证了织物手感的柔软滑爽；亲水性方面，可以看出本身棉织物就具有亲水性，因为棉纤维本身含有亲水基团，而经过PC-598整理后的织物，由于季铵盐在棉纤维基团里面起到类似于引导水流的作用，亲水性较好；白度方面，由于季铵盐没有活泼氢，氮原子带正电荷，从而不容易被氧化，因此黄变度小，PC-598与市售亲水柔软剂白度基本相同，说明市售亲水柔软剂也可能为季铵盐改性柔软剂。

       综合分析，合成亲水柔软剂PC-598在手感和亲水性上均较好，白度变化不大。

表3  合成亲水柔软剂与市售亲水柔软剂对涤纶织物的应用性能比较

       由表3可知，在手感方面，合成亲水柔软剂PC-598与市售亲水柔软剂在涤纶织物上基本相同；亲水性方面，可以看出涤纶织物基本不亲水，而经过PC-598整理后的织物，由于含有大量亲水聚醚基团和季铵盐，所以亲水性较好；白度方面，由于季铵盐没有活泼氢，氮原子带正电荷，从而不容易被氧化，因此黄变度小；手感方面，市售亲水柔软剂在涤纶织物上亲水性较差。

       综合分析，合成亲水柔软剂PC-598在手感和亲水性上均较好，白度变化不大。

       综合分析，合成亲水柔软剂PC-598不论在棉织物上，还是涤纶织物上，手感和亲水性上均较好，白度变化也不大。

       2.3 洗涤次数对织物性能的影响

表4  洗涤次数对织物手感和亲水性能的影响

       如表4所示，经过亲水柔软剂PC-598处理的织物水洗1～5次，手感和亲水性基本不变，当水洗10次，手感和亲水性有所下降；当水洗20次，手感和亲水性下降明显。通过实验表明，亲水柔软剂PC-598与织物表面结合并不是单单的物理结合，而是通过化学键之间相互结合，从而增加了其耐水洗性，使织物能够长久保持舒适手感和亲水效果。

3．结论

       以端含氢硅油、烯丙基环氧聚醚、聚醚胺EA600等为原料合成一种亲水柔软剂PC-598。通过测试其稳定性，表明PC-598具有良好的耐酸碱稳定性与离心稳定性。通过与市售亲水柔软剂进行性能测试，合成的亲水柔软剂在棉织物与涤纶织物上面手感和亲水性均较好，可以达到俱佳的效果，并且白度基本没有影响，黄变较小；同时测试其耐水洗性也良好。

参考文献：

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[2]丁宏博,庄菁.环氧季铵化改性氨基硅油的合成与应用[J].宁波化工,2008(2):25-28.

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[4]何雨虹,朱建华,权衡.聚醚/氨基硅油柔软剂的制备及应用[J].有机硅材料,2010(1):40-44.

[5]陈树,熊继海.亲水性有机硅柔软剂的制备及其应用[J].江西化学,2007,25(6):746-747.

作者简介：

       徐山山，硕士研究生，主要从事有机硅材料的研究与应用开发。

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