CN107938360A - 一种高性能织物整理乳液 - Google Patents

Abstract

本发明涉及织物整理剂技术领域，具体涉及一种高性能织物整理乳液，该硅油配置的乳液为直径介于10‑100nm的微乳液，微小的粒径会带来良好的应用效果，经过乳液处理后的织物具有良好的柔软性能，黄变程度并不明显，产品的柔软度随着乳液浓度的增大而上升，并且耐洗性良好，在维持相同抗黄变率的前提下，可以提供更好的柔软性能以及更好的亲水性能；经处理后的织物，其电阻率由3.61x10¹⁴Ω·cm下降至1.47x1014Ω·cm，说明该柔软剂具有降低织物表面电阻率的效果，能够降低织物表面的电阻，从而使积累的静电得到释放，达到抗静电的效果；同时处理后的织物的纤维表面变得十分光滑，毛刺显著减少，热重分析表明在经过处理后，布样的分解温度有一定的上升，抗热能力有所增强。

Description

一种高性能织物整理乳液

技术领域

本发明涉及织物整理剂技术领域，具体涉及一种高性能织物整理乳液。

背景技术

聚醚胺改性氨基硅油同其它种类的改性硅油现被广泛地应用于纺织行业，其在改善织物柔软性、抗皱性等方面均有良好的应用，根据不同种类的纤维，所对应的能提供优秀效果的硅油也不尽相同，甚至于相同结构不同分子量的硅油也会对同种织物产生不同的效果，所以研究这两者间对应的关系就显得十分重要，在本章中，着重讨论本实验所制得的三种不同分子量聚醚胺改性氨基硅油对棉针织布的整理效果。

硅油分子的主链为聚硅氧烷，其中Si-O较大的键角使主链具备了十分柔顺的特性，围绕Si-O键旋转的阻力很小，相当于可以自由地旋转。Si-O中π键和偶极的相互作用，使聚硅氧烷分子常常形成硅氧交替的螺旋形的直链状态。同时在硅氧烷的每一个硅原子上，会有两个甲基与之相连，甲基中每个碳原子上的氢原子又会向空间张开，甲基可以自由旋转，从而扩大了相邻分子间的距离，有效减少了分子间的相互作用力，在应用的过程中展现良好的透气性和柔软性。同时硅原子相比于碳原子具有较高的质量，也就说明在相同黏度的前提下，聚硅氧烷分子比碳链分子更容易在纤维表面形成膜状结构，使纤维表面变得光滑，抚平毛刺，减少纤维之间的摩擦因数与摩擦力，从而取得良好的应用效果。

聚硅氧烷中引入氨基，可以有效地提高聚硅氧烷分子与纤维的结合能力与牢固性，一方面是因为氨基具有较大的极性，和纤维表面的羧基等基团进行反应后可以牢固地吸附于表面，另一方面是空气中的二氧化碳和水可以形成碳酸，与氨基交联在纤维表面形成网状结构，从而提高织物的光滑度与柔软度。

在聚硅氧烷分子中引入聚醚，可以通过调整分子中EO与PO链段的比例，赋予织物较好的亲水性能，在保证织物柔软、透气性能的前提下，进一步提高织物的亲水性，使织物更好地符合人们日常生活的需求。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的问题，提供一种高性能织物整理乳液，经过乳液处理后的织物具有良好的柔软性能，同时有利于提高织物的柔软性能、亲水性能、抗静电的效果以及抗热能力。

本发明通过以下技术方案实现该目的：

一种高性能织物整理乳液，由两种不同分子量的聚醚改性氨基硅油A与C，或B与C复 配而成，其中：

A是分子量为8000g/mol的聚醚改性氨基硅油，B是分子量为10000g/mol的聚醚改性氨基硅油，C是分子量为13000g/mol的聚醚改性氨基硅油；

聚醚改性氨基硅油A与C、按照1：1的比例混合复配；

聚醚改性氨基硅油B与C按照1：1的比例混合复配。

其中，所述聚醚改性氨基硅油A、B、C的合成路线及最终分子式为：

其中，所述聚醚改性氨基硅油A、B、C的合成方法包括以下步骤：

第一步：称取一定量的双氢封端硅油，升温至110℃，减压蒸馏30分钟；搅拌2分钟后加入20ppm的Speier’s催化剂，在氮气保护下升温至120℃，反应3小时至反应结束，继续升温至125℃进行减压蒸馏30分钟，除去未反应物质与小分子量副产物，自然冷却，得到无色至淡黄色透明液体；

第二步：称取定量的双环氧基封端聚二甲基硅氧烷加入带有温度计和氮气保护的三口烧瓶中，再加入异丙醇作为溶剂，升温至83℃，加入，保温12小时，确认反应物不分层后，再继续反应8小时，精确控制聚合度，控制反应终点，得到分子量分别为8000，10000和13000的聚醚改性氨基硅油。

作为优选的，所述双氢封端硅油投料量为理论值的1.2倍。

其中，所述催化剂为Pt含量为1％的氯铂酸的异丙醇溶液。

其中，该整理乳液为直径介于10-100nm的微乳液。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

1.该硅油配置的乳液为直径介于10-100nm的微乳液，微小的粒径会带来良好的应用效果，经过乳液处理后的织物具有良好的柔软性能，黄变程度并不明显，基本能够保持在一个较好的水平，产品的柔软度随着乳液浓度的增大而上升，并且耐洗性良好。与市售产品相比，在维持相同抗黄变率的前提下，可以提供更好的柔软性能以及更好的亲水性能。

2.经处理后的布样，其电阻率由3.61x10¹⁴Ω·cm下降至1.47x1014Ω·cm，说明该柔软剂具有降低织物表面电阻率的效果，能够降低织物表面的电阻，从而使积累的静电得到释放，达到抗静电的效果。

3.对处理后的织物分别进行了SEM、TG、XRD分析，可以清楚地看到经过处理的纤维表面变得十分光滑，毛刺显著减少，热重分析表明在经过处理后，布样的分解温度有一定的上升，抗热能力有所增强。XRD衍射图表明硅油产品仅仅作用于织物表面，并未对纤维内部的晶型结构进行改变。

附图说明

图1为本发明的高性能织物整理乳液与市售产品对织物柔软度影响对比图。

图2为本发明的高性能织物整理乳液与市售产品对织物白度影响对比图。

图3为本发明的高性能织物整理乳液对织物表面电阻率的影响对比图。

图4为未经过高性能织物整理乳液处理的织物表面形态图。

图5为经过浓度为5％的高性能织物整理乳液处理的织物表面形态图。

图6为经过浓度为10％的高性能织物整理乳液处理的织物表面形态图。

图7为经过浓度为15％的高性能织物整理乳液处理的织物表面形态图。

图8为本发明的高性能织物整理乳液对织物热稳定性的影响对比图。

图9本发明的高性能织物整理乳液对织物的XRD分析谱图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明进行详细描述。

1.实施例部分。

实施例1。

本实施例提供一种不同分子量的聚醚改性氨基硅油A、B、C的合成方法，包括以下步骤：

第一步：称取一定量的双氢封端硅油，升温至110℃，减压蒸馏30分钟；搅拌2分钟后加入20ppm的Speier’s催化剂，在氮气保护下升温至120℃，反应3小时至反应结束，继续升温至125℃进行减压蒸馏30分钟，除去未反应物质与小分子量副产物，自然冷却，得到无色至淡黄色透明液体；

第二步：称取定量的双环氧基封端聚二甲基硅氧烷加入带有温度计和氮气保护的三口烧瓶中，再加入异丙醇作为溶剂，升温至83℃，加入，保温12小时，确认反应物不分层后，再继续反应8小时，精确控制聚合度，控制反应终点，得到分子量分别为8000，10000和13000的聚醚改性氨基硅油。

实施例2。

本实施例提供一种由两种不同分子量的聚醚改性氨基硅油A与C复配而成的高性能织物整理乳液，A是分子量为8000g/mol的聚醚改性氨基硅油，C是分子量为13000g/mol的聚醚改性氨基硅油，聚醚改性氨基硅油A与C按照1：1的比例混合复配，制得直径介于10-100nm的微乳液。

实施例3。

本实施例提供一种由两种不同分子量的聚醚改性氨基硅油B与C复配而成的高性能织物整理乳液，B是分子量为10000g/mol的聚醚改性氨基硅油，C是分子量为13000g/mol的聚醚改性氨基硅油，聚醚改性氨基硅油B与C按照1：1的比例混合复配，制得直径介于10-100nm的微乳液。

2.验证试验部分。

2.1实验仪器

表-1实验仪器一览

将织物裁剪成12X12cm的正方形，浸没于处理液中1分钟，取出，使用脱水桶脱水1分钟后，将布样固定，放入温度为180℃的鼓风干燥箱中烘烤90秒，取出置于室温环境中，回潮24小时可得样品。

2.2织物性能测试

2.2.1柔软度测试

柔软度是织物弯曲刚度通过具体数值表现出来的一种形式，它能够直观且精确的展现织物的柔软程度。相对于人工触摸的主观评价方法，这种通过仪器测得的与织物柔软度相关物理量的客观测试方法，其量化标准统一，不容易出现因为个人因素造成的误差。

柔软度测试使用广州润湖公司的RH-R/100型电脑柔软度仪进行测试，其通过一条灵敏的测试臂将织物弯曲到固定的程度，测得所需力度，即可反映出织物的柔软性能，试验中所有样品均被裁剪成为10x10cm的正方形。

2.2.2抗黄变率测试

抗黄变率测试是检测织物在经过处理液整理并烘干完毕后白度的变化率，通过以下公式计算：

R＝H,CH₃

白度使用上海悦丰仪器仪表厂的SBDY-1数显白度仪进行测试。

2.2.3亲水性能测试

亲水性能测试采用AATCC-79纺织品吸湿性能测试方法中所采用的测试方法进行测定。

2.2.4织物电阻测试

织物表面电阻和电阻率使用上海安标电子有限公司的ZC36型超高电阻测试仪进行测定，测定方法参照GBT 16801-1997。

表面电阻率计算参照以下公式：

P＝π·d＝15.108cm

g＝0.2cm

ρs为表面电阻率，Ω·cm

Rs为表面电阻值，Ω

P＝被保护电极有效周长

g＝两电阻之间距离单位

2.2.5耐水洗性能测试

将处理后的布样放入清水中，手洗2分钟，烘干，至此计数为一次，测试5次与10次后柔软度变化。

2.2.6表面形态分析

取一小部分织物作为样品，喷金，使用日本电子株式会社的JSM-7001F场发射扫描电子显微镜对纤维进行观察，放大倍数为700倍。

2.2.7纤维结构分析

取织物样品，使用荷兰帕纳科公司PW3040/60型X射线粉末衍射仪进行测试，分析整理 前后棉纤维内部的结晶形态。

2.2.8热重分析

取织物样品，使用美国珀金埃尔默股份有限公司的TGA4000型热重分析仪进行热重分析，确定织物随温度和时间变化时其重量的变化及变化速率

3实验结果与讨论

3.1不同分子量聚醚改性氨基硅油的应用效果

此部分实验主要考察不同分子量的聚醚改性氨基硅油A、B、C对织物的整理效果，测试范围包括织物的柔软度、白度和电阻。

表-2硅油乳液A对织物质量的影响

根据实验结果可以看出，在聚醚改性氨基硅油A浓度达到15％时，柔软度上升效果已经明显开始减弱，同时黄变程度也达到相对一个平衡的位置，故可以推断出15％是一个处理效果的饱和点。

表-3硅油乳液B对织物质量的影响

根据实验结果可以看出，在聚醚改性氨基硅油B浓度达到10％左右时，处理效果已经趋 于平缓，柔软度稳定于34左右，白度相较于聚醚改性氨基硅油A整体有所上升。

表-4硅油乳液C对织物质量的影响

根据实验结果可以看出，在聚醚改性氨基硅油C浓度达到5％时已经取得显著的柔软效果，10％处上升趋势明显放缓，之后维持在一个稳定的水平，总体黄变程度变化不大。

3.2不同分子量硅油复配使用

在此实验中考察不同分子量的硅油混用，对织物特性造成的影响，实验均以两种不同分子量的聚醚改性氨基硅油进行复配，每种含量各占50％，以质量计。

表-5硅油乳液A、B混合对织物质量的影响

根据实验结果可知，A、B复配出的硅油乳液在浓度在5％时已经取得了良好的效果，10％时已经趋于稳定，黄变程度不大，整体稳定4％左右。

表-6硅油乳液A、C混合对织物质量的影响

根据实验结果可知，相较于A+B，本次实验的组合可以在10％浓度使取得良好的柔软效果，柔软度达到了25mN，黄变不明显。

表-7硅油乳液B、C混合对织物质量的影响

根据上表中的实验结果可以得知，相比较于A+B组合，B+C可以获得更好的柔软效果，同时黄变程度整体降低也小于前者。

综合以上数种复配方案，A+C、B+C组合可以以较低浓度达到类似的较好效果，并且白度降低幅度不大，现以A+C组合为例，对经过此种处理液处理的织物进行进一步分析。

3.3对比试验

将混合而成的聚醚改性氨基有机硅乳液与市售类似硅油产品进行性能比对，观察本发明所制产品与市售产品之间对织物柔软度及白度性能对比，市售产品型号为SR209，对比结果见图1、图2。

由实验结果可以得知，在相同的浓度处理下，本发明的高性能织物整理乳液与市售产品处理过的布样性能均得到了有效的提升，两者具有相近的白度，但在对织物柔软度的改善方面，本发明的高性能织物整理乳液优于市售产品的性能，在5％时柔软度达到了34mN，而同类产品则为42mN，进一步提高浓度后，其表现依然优于市售产品。

表-8与市售产品对比织物亲水性能

从上表可知，水滴从被滴到织物表面开始计时，使用市售硅油处理过后的布料需要11.26秒才能使水滴完全铺展开，而使用本发明的高性能织物整理乳液可以缩短近4秒的时间，说明本产品的亲水性能也优于市售类似产品。

3.4抗静电性能

静电是日常生活中很常见的一种现象，它可以给人带来便利，例如静电可以被利用来除尘或者用于复印，但有时候也会带来不利的因素，例如在纺织工业中，纤维之间会因为存在静电，导致纤维松散，从而降低产品的质量，或者在特殊工作场合，静电会带来极大的安全隐患，例如在加油站、仓库或者井下会有可燃气体聚集或微小粉末聚集的场合，静电的产生火花很有可能引发火灾或者爆炸，带来严重的后果，所以，合理利用静电，使用其优点，避免不利因素。

众所周知，棉纤维是一种电的不良导体，其本身具有很高的电阻，而且在纺织和日常生活中很容易积累静电，这些静电会积累并且有可能释放出电火花，为了避免这些情况的发生，可以通过以下几种方法进行处理：第一，对织物的表面进行处理，即使用抗静电剂与织物进行结合，提高织物的导电性能，使电荷的集聚程度降低。第二，及时导出身上的静电。第三，使用新型的导电纤维，达到不积聚静电的效果。

本实验中，采用ZC36型高绝缘电阻测量仪对处理前后的织物进行检测，以此来测量经过聚醚改性氨基硅油的处理之后织物表面电阻率。测试结果如图3所示：

从图3的结果可以明显看出，经过处理的织物其电阻率有一定的下降，说明其具有了一定的防静电性能，不过与专门用于防静电处理的织物相比，仍然具有一定的差距，但是这也为今后的发展与研究提供了一种可能性。

3.5耐水洗性能

耐水洗性能也是柔软剂性能当中一个重要的指标，它体现在织物经过处理后，对日常洗涤的耐久性，耐水洗性能越好，织物在多次水洗后品质降低的幅度也就越小，柔软度、白度的变化很小，本实验中将织物使用10％浓度的处理液处理过后烘干，使用清水手洗2分钟，烘干，反复5次、10次后分别测量其柔软度与白度，结果如下表所示。

表-9织物耐水洗性能测试

根据实验结果可以看出，水洗对于处理后布样的柔软度具有一定的影响，但是并不明显，同时在经过5次水洗后，柔软度的下降已经趋于一个较为稳定的数值，其原因是在织物处理烘焙的过程中，硅油已经成膜并且覆盖在纤维的表面，同时硅油分子中的氨基也与纤维结合或者形成膜，水洗会对其造成一定的影响但是在一个有限的范围内。

3.6纤维表面形态研究

由于棉质织物是一种天然纤维制成的纺织品，由于其本身的特性和在加工纺织和与运输过程中的磨损，往往会发现纤维表面并不光滑平整，这也是造成布的柔软度和手感下降的主要原因之一，为了提高布品质量，就需要抚平毛刺，减少纤维之间以及触摸时的阻力，提高手感和柔软度，本实验中通过场发射扫描电子显微镜对织物的表面进行分析，观察处理前后纤维表面形态的变化，其实验结果如图4-7所示。

根据图4-7中所显示的纤维表面状况可以得知，图4为未处理前，织物表面的纤维存在较多毛刺，增大了纤维之间的摩擦力，降低了手感，经过较低浓度的处理液加工后，其表面形态如图5所示，可以看到表面较明显的毛刺已经被抚平，进一步加大浓度，可以看到图6、7之间的差别不是很大，但是处理的效果有一定的提高，硅油在纤维表面成膜，抚平毛刺，表面变得更加光滑，纤维间更容易滑动。

3.7热重分析

热重分析是指使用程序恒定地控制升温，进而测量随着温度上升质量的变化规律，由此可以得出材料的热稳定性。本实验对比了空白样品和处理后样品的热重分析结果如图8所示。

实验中设置升温速率为10℃/min，升温上限为500摄氏度，图中虚线为未处理空白样，实线为经过本发明的高性能织物整理乳液处理后的样品，可以看出，织物会在320摄氏度左右快速分解，相比于空白样，处理后的样品开始分解温度比前者高出10摄氏度左右，样品终止分解温度高出约6摄氏度，说明经过本发明的硅油处理后的布料样品获得了一定的耐热性 能。

3.8X射线衍射分析

通过X射线衍射能够分析织物内部纤维的结构，通过检测结果，可以看出在处理前与处理后衍射曲线的走势基本相同，衍射峰对应的衍射角没有较大变化，推测出硅油柔软剂在处理过程中仅仅是附着在纤维表面，并未改变纤维的内部分子和结晶形态的变化，结果如图9所示。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种高性能织物整理乳液，其特征在于，由两种不同分子量的聚醚改性氨基硅油A与C，或B与C复配而成，其中：

A是分子量为8000g/mol的聚醚改性氨基硅油，B是分子量为10000g/mol的聚醚改性氨基硅油，C是分子量为13000g/mol的聚醚改性氨基硅油；

聚醚改性氨基硅油A与C按照1：1的比例混合复配；

聚醚改性氨基硅油B与C按照1：1的比例混合复配。

2.根据权利要求1所述的高性能织物整理乳液，其特征在于，所述聚醚改性氨基硅油A、B、C的合成路线及最终分子式为：

R＝H,CH₃。

3.根据权利要求2所述的高性能织物整理乳液，其特征在于，所述聚醚改性氨基硅油A、B、C的合成方法包括以下步骤：

第一步：称取一定量的双氢封端硅油，升温至110℃，减压蒸馏30分钟；搅拌2分钟后加入20ppm的Speier’s催化剂，在氮气保护下升温至120℃，反应3小时至反应结束，继续升温至125℃进行减压蒸馏30分钟，除去未反应物质与小分子量副产物，自然冷却，得到无色至淡黄色透明液体；

第二步：称取定量的双环氧基封端聚二甲基硅氧烷加入带有温度计和氮气保护的三口烧瓶中，再加入异丙醇作为溶剂，升温至83℃，加入，保温12小时，确认反应物不分层后，再继续反应8小时，精确控制聚合度，控制反应终点，得到分子量分别为8000，10000和13000的聚醚改性氨基硅油。

4.根据权利要求3所述的高性能织物整理乳液，其特征在于，所述双氢封端硅油投料量为理论值的1.2倍。

5.根据权利要求3所述的高性能织物整理乳液，其特征在于，所述催化剂为Pt含量为1％的氯铂酸的异丙醇溶液。

6.根据权利要求1所述的高性能织物整理乳液，其特征在于，该整理乳液为直径介于10-100nm的微乳液。