有机硅柔软剂配方成分分析,技术工艺及发展进程 下载本文

三、常见有机硅柔软剂 3.1 聚醚改性硅油

侧链碳原子上连有聚氧乙烯基或聚氧丙烯基、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚基的硅油即为聚醚硅油,是为改善第一、二代有机硅柔软剂使用过程中硅乳的抗剪切稳定性不理想、整理的织物吸湿性较差等而开发的产品。

它可由含氢硅油与不饱和聚醚在铂触媒催化下通过加成反应来制备,也可由环氧硅油与聚醚的开环反应、或者醇羟基改性硅油与双官能团羧酸、聚醚的酯化反应来制取。

侧链引入亲水性聚醚基后,硅油的亲水性增加,甚至由疏水性完全转化为水溶性。所以聚醚改性硅油使用过程中不会出现破乳、漂油问题。其次,聚醚基的引入还使被整理纤维或织物的吸湿性、抗静电性、易去污性增加,所以聚醚硅油在化妆品、洗发用品中使用较多。但聚醚硅油自交联成膜能力以及与纤维的结合能力均较弱。若制备过程在硅油主链上引入部分环氧基或保留部分环氧基,则可以解决这一问题。性能上不仅有聚醚硅油的全部优点,而且整理的织物更柔软,抗皱、耐洗,还有毛感强等特点。所以聚醚/环氧硅油是阳离子氨基硅柔软剂开发成功之前用量最大、效果最好的一类活性有机硅柔软剂。

另外,随着有机硅合成技术的发展,目前还出现了氨基改性的聚醚/环氧硅油,它由聚醚/环氧硅油与胺反应而得。据称这种新型硅油,由于氨基的阳离子性,还可进一步提高聚醚/环氧硅油的柔软性,而不影响聚醚/环氧硅油的其它整理效果。

3.2醇改性硅油

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醇改性硅油是指醇羟基通过侧链或末端碳原子与主链硅氧烷相连的一类硅油。如羟丙基硅油,可由氯丙基硅油水解或含氢硅油与烯醇的加成反应来制备。

醇改性硅油很少直接被用作织物的柔软整理剂,但文献上却有用其进一步改性产品作柔软剂的研究报道。例如O’ Lenick Anthony利用羟乙基硅油与不饱和异氰酸酯(m—MeCH=CHC6H4CMe2NCO)反应,制得了一种含烯键的氨基酯型硅油中间体,该中间体再与 不饱和单体共聚,产物能用于个人保养用品的复配,有柔软特性。而羟丙基硅油与马来酸酐反应后用长碳链脂肪叔胺中和,这样制得的改性硅油,既可作高泡型表面活性剂使用,又能用于织物整理或个人洗涤、化妆品的复配,兼有柔软、润滑作用。 3.3 环氧硅油

侧链或末端连有环氧基的一类硅油即环氧硅油。制备方法主要有两种:即含氢硅油与含环氧基烯烃的加成反应,或氯硅烷终端的聚硅氧烷中间体与缩水甘油醚的取代反应。后一种方法制得的环氧基硅油中,Si—O—C键不稳定,遇水后脂肪环氧基容易从硅油主链上分解失去。环氧硅油反应活性很高,作为纤维织物的整理剂,能和纤维表面的羟基、氨基或羧基等反应,赋予纤维织物持久性柔软效果,整理的织物耐洗、不泛黄。环氧硅油和氨基硅油复配使用,还能使纤维产生类似羊毛一样的手感,而且有防缩、防皱作用。 3.4巯基硅油

巯基硅油是指侧链或末端碳原子上连有巯基的硅油。如巯丙基硅油,可以用巯丙基硅单体与D4、六甲基二硅氧烷的聚合/平衡反应,或者氯丙基硅油中间体与NaSH的取代反应来制备。工业上巯基硅油主要用作脱模剂和防粘剥离剂,作柔软剂使用的并不多。但羊毛织物的整理浴液中加入巯基硅油乳液,则整理的

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织物可获得牢固的防缩性。烫发剂中加入巯基硅油,头发会柔软、光亮、发型保持持久。 3.5羧基硅油

侧链或末端碳原子上含有羧酸基的改性硅油即羧基硅油。

制备方法主要为含氢硅油与(甲基)丙烯酸、不饱和酸酯的加成反应或氰基硅油的水解反应。用双(氯甲基)四甲基硅氧烷与脂肪族二羧酸单钠盐先脱盐形成羧酸酯,再与D4平衡化或者D3、BuLi在THF中搅拌3h,再加入三甲基硅4?(二甲基氯硅)丁酸酯反应也同样能制得羧基硅油,但后两种方法制得的羧基硅油结构与分子摩尔质量差别较大。

羧基硅油是一种阴离子活性硅油,具有一定的极性和化学反应性。单独作柔软剂用于织物的整理,赋予织物的柔软性并不好,手感也较为粗糙,但织物的吸湿性、白度、抗污性、抗静电性则很好,所以适于纺麻整理或宜与其它硅油复配使用。如羧基硅油与氨基硅油复配成的整理剂,不仅能使织物获得羧基硅油所特有的白度、吸湿性与抗污性,而且整理的织物柔软,有真丝绸感。另外,羧基硅油与氨基硅油结合后在纤维表面形成的有机硅薄膜牢度相当好,很难用水或有机溶剂洗掉。 3.6磷酸酯基硅油

磷酸酯基硅油是指磷酯基通过磷原子或者氧原子与聚硅氧烷侧链相连的硅油,实际上包括两类,即膦酸酯基硅油和磷酸酯基硅油。

磷酸酯基/膦酸酯基硅油,二者均具有阴离子特性、自交联性和良好的成膜性,和其它硅油相比,润滑效果卓越,所以在纺丝油剂中使用较多。作纤维整理

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时与氨基硅油并用,可使纤维产生兽毛般的柔软光滑感,而且纤维蓬松、回弹性好,还有一定的阻燃性。 3.7氨基硅油

氨基硅油是侧链或末端碳原子上连有活性氨基的一类硅油。有伯、仲、叔、季与单、双胺之分。

制备方法主要有四种:即D4与氨基硅烷单体等的聚合反应、羟基硅油与氨基硅烷的平衡反应、含氢硅油与烯丙胺的加成反应或者环氧硅油与胺以及醇胺的开环反应。

氨基硅油是一种阳离子硅油,它的最大特点是柔软性能好,与纤维有结合性。一般用氨基硅油整理的织物,柔软性等级大部分都在7.0以上。聚酯/棉(50/50)混纺纤维机织物若吸附1.0%的氨基硅油,其抗撕裂强度可提高29.3%(无树脂)或27.8%(有树脂),折皱回复角增加41℃(无树脂)或22℃(有树脂)。而聚酯波纹绸用粘度800mm2/s、氨当量为2000的氨基硅油处理,波纹绸表面的静摩擦系数可从0.267降为0.107。总之,氨基硅油整理的织物柔软、滑爽、弹挺、抗皱,而且有良好的抗静电性和一定的耐洗性。另外,高粘度氨基硅油还能使聚酯/棉混纺织物有丰满、似棉一样的手感;而较低粘度的氨基硅油则使织物有光滑的丝绸感。

除用于织物的柔软整理外,氨基硅油与其他组分复配还能用于羊毛制品的防缩整理、合成纤维的仿羽绒、仿羊毛整理,聚酯纤维的深色整理及阻燃整理。家用洗涤剂中加少量氨基硅油乳液,衣物洗净凉干后会柔软、穿着舒服。 3.8氟烃基硅油

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氟烃基硅油是氟代脂肪族化合物对较低相对分子质量硅油改性的产物,亦称为氟硅柔软剂,是继众多功能性有机硅柔软剂之后出现的另一类效果良好的柔软整理助剂,兼有氟、硅类材料的综合性能。

制备方法有多种,如羧基硅油与氟代脂肪醇的酯化反应、氨基硅油与全氟辛酸酯的氨解反应、含氢硅油与氟代烯烃的加成反应、羟丙基硅油与氟代脂肪醇在Lewis酸作用下的醚化反应以及环氧硅油与氟代脂肪醇的开环反应等。另外,长链氟代丙烯酸酯与小分子巯基硅油的反应,氟代脂肪醇异氰酸酯与小分子末端氨基硅油的反应也能将氟烃基引入硅油分子中。

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