氨基硅油柔软剂的合成与乳化探索yd14001
郭雪花 东华大学服装学院 上海 200051
收稿日期：2011-04-19
作者简介：郭雪花,东华大学服装学院服硕092班,服装舒适性与功能服装研究
原载：染整技术2011/9；45-46
【摘要】以低摩尔质量、分子质量分布较窄的端羟基硅油(α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷)与N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷为原料,在碱性催化剂Κ0H存在条件下经本体聚合制得氨基硅油,此种合成方法副反应少,氨基分布均匀。再将合成产品乳化成微乳液,实验结果表明,较好的乳化条件是:乳化剂采用AEO-3和AEO-9复配,乳化温度为20℃。
【关键词】氨基硅油;柔软剂;乳化
【中图分类号】TS195.23 文献标识码:B 文章编号:1005-9350(2011)09-OO45-02
氨基硅油中的氨基,可以与纤维表面的羟基、羧基等相互作用,使硅氧烷主链定向吸附在纤维表面,降低了纤维之间的摩擦系数,从而表现出柔软特性。经氨基硅乳液处理后的织物具有柔软、滑爽与丰满的手感和良好的防缩性、耐洗性和透气性[l-2]。目前报道最多的合成氨基硅油的方法是以氨基硅烷偶联剂和D4为原料在催化剂存在下进行开环聚合或缩聚,这种方法副反应多,成分复杂,且氨基分布不均匀,应用效果不是很好。线性体端羟基聚二甲基硅氧烷的生产与环状硅氧烷相比少了一道重整的工序,通过线性体与氨基硅烷偶联剂缩聚得到的氨基硅油,氨基分布均匀、成本低且应用效果优良。氨基硅油不溶于水,必须将其乳化成W/0型乳液才能用于织物的柔软整理。氨基硅油乳化的影响因素很多[6],本实验将针对自己合成的氨基硅油,着重考察乳化剂和乳化温度对微乳液制备的影响。
l 实验
1.1 药品及仪器
试剂:α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(62M)、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(DL602)、AE0-3和AE0-9(工业级,北京中纺海天染织技术有限公司);K0H(CR,北京北化精细化学品有限责任公司);盐酸、甲苯、异丙醇和冰醋酸(AR,北京化工厂);无水碳酸钠(CR,北京化工厂);0P-10、TX-10、Span-20、Tween-40。
仪器:DNJ-5S旋转粘度计(上海昌吉地质仪器有限公司)、JJ-1型定时电动搅拌器(河南省予华仪器有限公司)、ZKYY型智能油浴(河南省予华仪器有限公司)。
1.2 合成氨基硅油
在装有搅拌和回流装置的三口烧瓶中,加入摩尔比为1.32:1的线性体62M和偶联剂DL602。搅拌升温到90℃后,加入质量分数0.06%的催化剂K0H,恒温反应5h,冷却后测粘度和氨值。
1.3 微乳液的制备
在恒定水浴温度下,将氨基硅油和乳化剂混合均匀,350r/min搅拌5min,缓慢匀速滴加去离子水,当完成转相过程,可适当加快滴水速度。再加入适量冰醋酸调节体系pH值在6-7之间,恒温匀速搅拌2h。
2 结果与讨论
经几次实验发现所得乳液较为粘稠,故尝试将固含量由30%降至20%,发现乳液并无变稀趋势,所以固含量不是主要影响因素,又因为固含量过低,应用效果不好,所以后续实验的固含量仍为30%。
表1实验所用非离子表面活性剂的HLB值
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乳化剂 |
AE0-3 |
AE0-9 |
0P-10 |
TX-10 |
Span-20 |
Tween-40 |
|
HLB值 |
8.0 |
13.3 |
13.3-14 |
12-13 |
8.6 |
15.6 |
2.1 不同乳化剂复配方式对乳液性状的影响
实验条件:复合乳化剂的HLB为10.5,用量为氨基硅油的30%,固含量为30%,乳化时间2h,pH值控制在6-7,水浴温度为40℃。
实验结果见表2:
表2 不同乳化剂复配对氨基硅油乳液的影响
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复配方式 |
乳液状况 |
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AEO-3 + 0P-10 |
乳白色粘稠乳液,透光差,不稳定 |
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AEO-3 + AE0-9 |
乳自色均一乳液,透光较好,泛蓝光,稳定 |
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AEO-3 + TX-10 |
乳白色乳液,透光差,不稳定 |
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Span-20+Tween-40 |
乳白色乳液,透光差,很不稳定 |
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Span-20+AEO-9 |
乳液中有大量细小的泡沫,很粘稠,乳白色 |
由上表可知,AE0-3和AE0-9复配时乳化效果最好,且所需设备简单,不需要高速剪切设备或匀化器,简单搅拌即可得到均一的乳液,整个乳化可以在低剪切力下自发进行的。故确定乳化剂由AEO-3和AE0-9复配。
2.2 乳化温度对乳液性状的影响
温度是通过下列物理量影响乳液体系的稳定性:①界面张力:当温度升高时,物质发生膨胀,增大了分子之间的距离,使分子间的吸引力减小。②界面膜的弹性和粘性。③乳化剂在油相和水相中的分散系数。④液相间的相互溶解度。⑤分散液珠的热运动。随着温度的升高,分散液珠热运动加剧,这就增加了他们碰撞凝聚的几率,粒子间因碰撞而凝聚的可能性增大,容易出现粗粒子,从而导致乳状液稳定性的下降。⑥乳化剂的溶解度:温度的变化对非离子表面活性剂在水中的溶解度影响较大。随着温度逐渐升高,当达到一定温度(浊点)后,水溶液变浑浊,表面活性剂开始析出并且分层。
实验条件:复合乳化剂的HLB为10.5,用量为氨基硅油的30%,固含量为30%,乳化时间2h,pH控制在6-7,使用AEO-3和AEO-9的复配乳化剂。
实验结果见表⒊
表3 乳化温度对氨基硅油乳液的影响
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温度/℃ |
乳液状况 |
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50 |
乳白色均一乳液,稍粘稠,透光一般,泛蓝光,稳定 |
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40 |
乳白色均一乳液,稍粘稠,透光较好,泛蓝光,稳定 |
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30 |
乳白色均一乳液,不粘稠,透光好,泛蓝光,稳定 |
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20 |
乳白色均一乳液,不粘稠,透光很好,泛蓝光,稳定 |
由表3可知,20℃时的乳化效果最好,在低温下即可得到均一的乳液。复合乳化剂的临界胶束浓度受温度的影响,温度过高时,非离子表面活性剂临近胶束浓度下降,不能很好地起乳化作用。在2O℃条件下乳化得到的乳液有较好的稳定性,确定乳化温度为20℃。
3 结论
采用线性体端羟基聚二甲基硅氧烷与氨基硅油缩聚可以得到粘度适中,氨基分布均匀的氨基硅油,此时粘度为1260mpa・s,氨值为0.54。将其进行乳化,通过考察多种复配乳化剂的乳化效果,发现AEO-3和AEO-9复配的效果最好。乳化温度过高时,非离子表面活性剂临近胶束浓度下降,不能很好的起乳化作用。在20℃条件下乳化得到的乳液有较好的稳定性,确定乳化温度为2O℃。
4 参考文献
[1]梁石。氨基硅油的合成及微乳化研究[D]四川大学,20O3
[2]张治国,尹红,陈志荣,织物用柔软剂研究进展[J]纺织学报,2005,26(5);128-131
[3]安秋凤,氨基硅整理剂的研究进展[J]西北轻工学院学报,2000,18(1);86-94
[3]王树根,苏开第,马永才.氨基改性硅油的研制[J]印染助剂,1998,15(6);5-8
[5]唐昌军,不黄变线性氨基硅油的合成及应用[J]印染助剂,2005,22(6);44-45
[6]吕世静,高会宁,庞春燕,氨基改性有机硅微乳化技术的探讨[J]北京服装学院学报,1998,18(1);34-38