超稳定有机硅柔软剂DTS的开发与应用qq20
包贵菊1，王广志2，张永亮1，龙敬肖1 （1. 石家庄市联邦科特化工有限公司，河北，石家庄 2. 天津田歌纺织有限公司 天津）
原载：第七届全国印染后整理论文集(2008.12);130-134
【摘要】介绍了DTS的研发理念和特殊的分子结构，以及在稳定性、亲水性、适应性等方面的优势。实验结论和工厂长期使用的结果表明，新型端含氢线性硅油DTS是超稳定的高性能柔软剂产品。
【关键字】端含氢线性有机硅；手感；亲水性；稳定性
1.
引言
大部分的纺织品都需要进行柔软整理，以赋予织物柔软、滑爽、蓬松等优良的手感效果。手感整理包括物理方法和化学两种方法。物理方法中最具代表性的就是AIRO整理，常规的预缩整理也可以改善织物手感。化学方法就是在织物上施加助剂，降低织物表面和纤维间的摩擦系数，使织物变得柔软、润滑。
最早使用的柔软剂有乳化橄榄油、土耳其红油、丝光膏等。在上世纪五六十年代，有机硅产品开始涉足纺织行业，到80年代，氨基硅乳液生产成功，使纺织品获得了前所未有的柔滑手感，使有机硅柔软剂很快在纺织品手感整理方面占据了统治地位。
经过几十年的发展，有机硅柔软剂以硅氧烷为主链，通过接枝改性以及不同的合成、乳化工艺等方法衍生了众多的特色品种，在纺织品整理的各个领域获得了广泛的应用。
目前常用的有机硅柔软剂都有各自的优点，但也同时在某些方面存在不同程度的不足，比如：1.稳定性欠佳，经常出现沾污织物的问题2.亲水性不佳，影响织物服用性能；3. 存在泛黄和色变，影响织物鲜艳度，这一点在增白和浅亮色织物上尤为明显。上述问题是染整工作者经常遇到的困扰，迫切需要在保持柔软剂优良手感的同时，避免上述现象的发生。
1.
DTS的研制
从使用者的角度出发，希望有机硅柔软剂具有下列性能
﹝1﹞赋予织物柔软、滑爽、丰满、蓬松或其他希望得到的手感。
﹝2﹞在改善织物手感的同时具有优良的亲水性能，使织物穿着舒适。
﹝3﹞应用性能稳定，在长时间连续使用的情况下不出现漂油或沾污问题。
﹝4﹞不要影响织物色光，尤其在加白织物上不影响织物白度。
﹝5﹞不含APEO，易于生物降解
我们以上述条件为目标，借鉴了大量的国内外资料，采用世界先进的反应设备和反应工艺，自主研发了并生产了端含氢硅油，提高了硅油的活性，然后我们再把多种活性基团嵌段式引入到端含氢硅油中，通过严格控制反应条件使活性基团获得了所需要的分布密度和间隔，最终合成了全新分子结构的线性硅油柔软剂DTS。
CH3 CH3
Si
O Si RNHR’ (EO)a (PO)b OR’NR
CH3 x
CH3
n
2.
性能实验部分
3.1 实验材料
实验织物 纯棉40s×40s 133×72府绸加白布
实验药品 DTS柔软剂（联邦科特）,NFD免烫树脂（联邦科特），CS-200催化剂（联邦科特），PC-01酸（联邦科特）
实验设备 P-BO型强力轧染树脂机，电热恒温鼓风干燥箱，Wirpool洗衣机，Wirpool转筒干衣机，SBDY-1数显白度仪，T8-1型磁力加热搅拌器，YG541D型全自动数字式织物折皱弹性仪。
3.2实验工艺
3.2.1普通柔软整理
柔软剂 20g/l
PC-01酸调节工作液PH值 5.5-6
浸轧（w. 70%）－120℃×3min烘干—恒温恒湿室放置24h，评定手感、白度和亲水性。
3.2.2树脂整理
NFD树脂 50g/l
CS-200催化剂 16g/l
柔软剂 20g/l
PC-01酸调节工作液PH值 4.5-5
浸轧（w. 70%）－120℃×3min烘干—180℃×30sec焙烘－恒温恒湿室放置24h－检测弹性
3.3
柔软剂性能评定方法
手感 把综合手感从最差到最优分为1－8级，由5位评定手感风格的专家分别评定织物手感，综合平均级别为最终结论。
耐洗性 按照AATCC 135-2004方法，把经过手感整理的布样进行5次洗涤，转筒烘干后，恒温恒湿放置24h，后评定手感。手感保持程度越高则耐洗性越好。
亲水性 按照AATCC 79-2000 滴水法检测，渗水时间越短亲水性越好，
渗水时间越长亲水性越差。
白度 采用SBDY-1数显白度仪检测白度，数值越大白度越好，数据越小白度越低。
耐碱稳定性 配置10g/l的硅油溶液50ml，用NaOH溶液调整PH值分别为6、8、9、10。把调好PH值的硅油溶液置于磁力加热搅拌器上，边搅拌边升温，记录溶液浑浊、漂絮和漂油时的温度。出现浑浊、漂絮和漂油的温度越高，稳定性越好。
耐盐稳定性 把20%NaCl（或20%Na2SO4）溶液置于酸式滴定管中，量取10g/l的硅油溶液100ml，放入磁力转子，置于恒温磁力搅拌器上，边滴定 NaCl（或Na2SO4）溶液，边观察溶液情况，记录硅油溶液变浑浊时所耗的NaCl（或Na2SO4）溶液的量。消耗的盐溶液越多，硅油的耐盐性越好。
弹性 采用YG541D型全自动数字式织物折皱弹性仪检测织物的急弹回复角，数据越大弹力越好，数据越小弹力越差。
3.
实验结果与分析
4.1 柔软剂手感评级
*未经整理的布样手感级别为1级
|
|
DTS |
氨基硅油微乳液 |
聚醚改性硅油 |
|
5g/l |
2.5级 |
2.5级 |
2级 |
|
10g/l |
4.5级 |
4.5级 |
3.5级 |
|
20g/l |
7.5级 |
7.5级 |
6级 |
|
手感风格 |
丰满、柔软、滑爽 |
柔软、滑爽 |
柔软、细腻 |
分析上述数据可以看到，亲水性新结构线性硅油DTS达到甚至超过了氨基硅乳液的手感，并且丰满度更好；而亲水性与之类似的聚醚改性柔软剂的手感则有明显的差距。
在本实验织物上，随着DTS用量的提升手感有明显改善，在20克/升时最为柔软。常规的手感要求用10-20克/升即可，对于较高手感要求或与树脂整理同浴，可以用到30-40克/升
4.2
柔软剂耐洗性的评定
*未经整理的布样，经过5次洗涤后，手感评级为2级。
|
|
DTS |
氨基硅油微乳液 |
聚醚改性硅油 |
|
5g/l |
2.5 |
2.5 |
2.5 |
|
10g/l |
4.0 |
3.5 |
2.5 |
|
20g/l |
5．5 |
5 |
2.5 |
分析上述数据可以看到，与普通的聚醚型改性硅油相比，新结构线性硅油DTS的耐洗性能得到了大幅度的提升，比氨基硅油在织物上的耐洗性还略有提高。这是由于DTS在纤维上的结合状态非常均匀牢固，经过数次水洗后，DTS所表现出来的手感甚至优于氨基硅油。
4.3 柔软剂亲水性评定
|
原布 |
DTS |
氨基硅油微乳液 |
聚醚改性硅油 |
|
13″30 |
13″65 |
＞3′ |
13″19 |
分析上述数据可以看到，与氨基硅油相比，新结构线性硅油DTS的亲水性要好的多，在织物上的表现基本就是滴水即渗，基本上达到了聚醚改性硅油的亲水效果。这个特性对于保持织物的服用舒适性非常有利。
4.4 柔软剂对白度的影响
|
原布 |
DTS |
氨基硅油微乳液 |
聚醚改性硅油 |
|
95.3％ |
95.2％ |
93.1％ |
95.4％ |
分析上述数据可以看到，与氨基硅油的明显黄变相比，新结构线性硅油DTS基本上不影响织物白度。因此，可以放心的把DTS柔软剂用到增白品种和浅亮色织物上去。
4.5 柔软剂的耐碱稳定性
|
|
DTS |
氨基硅油微乳液 |
聚醚改性硅油 |
|
PH值1 |
52℃浑浊，煮沸漂油 |
38℃浑浊，70漂油 |
43℃浑浊，50℃漂油 |
|
PH值4 |
煮沸不浑浊，不漂油 |
88℃浑浊，煮沸漂油 |
43℃浑浊，50℃漂油 |
|
PH值 6 |
煮沸不浑浊、不漂油 |
90℃浑浊，95℃漂油 |
43℃浑浊，50℃漂油 |
|
PH值 8 |
80℃浑浊，煮沸不漂油 |
65℃浑浊，80℃漂油 |
43℃浑浊，50℃漂油 |
|
PH值 9 |
70℃浑浊，煮沸不漂油 |
52℃浑浊，72℃漂油 |
常温浑浊 |
|
PH值10 |
65℃浑浊，煮沸不漂油 |
常温浑浊 |
常温浑浊 |
分析上述数据可以看出，不论是在强酸性条件还是碱性条件下，DTS表现出来的稳定性都明显优于氨基硅油微乳液和聚醚改性硅油，这就使DTS的适用条件大为放宽，对于织物染色后的洗涤和中和工艺的要求就不那么严苛了。即使是强酸性的潮交联树脂工作液和高温碱性的后水洗工艺，都可以做到不破乳不漂油，避免织物沾污。
4.6 柔软剂的耐盐稳定性
|
|
DTS |
氨基硅油微乳液 |
聚醚改性硅油 |
|
20%NaCl |
＞100ml |
＞100ml |
85ml |
|
20%Na2SO4 |
70ml |
40ml |
25ml |
分析上述数据可以看到，与其他硅油乳液相比，新结构线性硅油DTS的耐盐性能得到了大幅度的提升，尤其在耐Na2SO4方面更为突出。
4.6 柔软剂对织物弹力的影响
|
单纯树脂整理 |
树脂整理液中添加20g/l DTS |
树脂整理液中添加20g/l氨基硅油微乳液 |
树脂整理液中添加20g/l聚醚改性硅油 |
|
188° |
242° |
245° |
217° |
分析上述数据可以看到，DTS柔软剂的弹性达到了氨基硅油的水平，用于免烫整理工艺中，可以把弹性回复角提高40-50°。
4.7 综合分析
综合上面的实验数据可以看到，由于DTS特有的线性结构，使之在纤维上获得了均匀的、最大的分布密度，赋予了织物柔软蓬松的丰满手感；均匀分布的活性基团与纤维上的羟基结合牢固，并可进行自身交联以形成网状大分子结构，使柔软剂在纤维上获得良好的耐洗性并赋予织物良好的弹性；通过适合的共聚链段，使DTS获得了超级的稳定性能和类同于聚醚改性硅油的优良亲水性。
5. 大生产应用实例
5.1 在色织布干交联整理工艺上的应用
5.1.1
织物品种
纯棉色织丝光半成品 50s×50s 144×80 63″
5.1.2 相关设备 门富士MOTEX6000型定型机 美国莫里森CSM80/85型预缩机
5.1.3 工艺流程及处方
免烫树脂 30 g/l
氯化镁 9 g/l
保护剂 30 g/l
DTS柔软剂 30g/l
防滑移剂TW 20g/l
AC酸 2g/l
定型机轧料—120℃预烘—180℃扩幅焙烘（车速45米/min）－预缩机预缩－（轧光）－成品
5.1.4 整理效果
|
布面 PH值 |
布面甲醛 （ppm） |
5次水洗DP级 |
亲水性（s） |
手感风格 |
开车稳定性 |
|
|
6.5 |
45．6 |
2.7 |
16″20 |
柔软、滑爽、丰满 |
连续运行12小时以上， 无沾车、粘辊，布面正常 |
|
工厂已经按照此工艺生产了200多万米，整理效果稳定，开车顺利，没有出现过布面沾污问题。换料时清车容易，用水冲洗轧辊和液槽即可。
5.2 在色织布亲水潮交联工艺上的应用
5.2.1
织物品种
纯棉色织丝光半成品 50s×50s 144×76 63″
5.2.2 相关设备
门富士MOTEX6500型定型机、液氨整理机、水洗机、美国莫里森CSM80/85型预缩机
5.2.3 工艺流程及处方
定型机预柔软－浸轧树脂并烘干打卷－30-35℃密封转动20-24h－热碱洗－后柔软－预缩－（轧光）－成品
|
树脂工作液： 树脂 200g/l 催化剂 100g/l 保护剂 40g/l DTS 50g/l |
后柔软处方： 柔软剂DTS
40g/l 保护剂
30g/l 甲醛捕捉剂YT-60 15g/l |
5.2.4 整理效果
|
布面 PH值 |
布面甲醛 （ppm） |
5次水洗 DP级 |
亲水性 （s） |
手感风格 |
开车稳定性 |
|
|
6.5 |
65．8 |
3.5 |
19″37 |
非常柔软、 滑爽、丰满 |
连续运行8小时以上， 无沾车、粘辊问题，布面正常 |
|
工厂已经按照此工艺生产了150多万米，整理效果稳定，开车顺利，没有出现过布面沾污问题。
4.
结论
通过设计全新的分子结构，柔软剂DTS在保持优秀手感和亲水性的同时，获得了超级的使用稳定性，能够适应各种复杂的使用条件。实验室的实验和工厂的大生产情况都表明，DTS不但可以在普通的手感整理方面正常使用，用在树脂整理甚至复杂的、条件严苛的潮交联整理工艺中，也表现出了令人放心的应用稳定性。