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高亲水嵌段有机硅柔软剂CS-501的应用

                    高亲水嵌段有机硅柔软剂CS-501的应用
                   付绍勋1, 刘建闪1, 鞠福生2, 谭玉东3
    (1. 沈阳新纪化学有限公司, 辽宁沈阳110121; 2. 大连工业大学, 辽宁大连116034;3. 大连新元化工, 辽宁大连116021)
    摘要: 考察了高亲水嵌段有机硅柔软剂CS-501耐酸、碱、盐,耐热等理化性能,研究了CS-501的应用性能,并与CTA、KFZ-802A进行了对比.研究结果表明:高亲水嵌段有机硅柔软剂CS-501的耐酸、碱、盐,耐热等理化性能优良,在涤棉织物上的亲水性、柔软性、白度、色变等应用性能达到甚至超过了CTA和KFZ-802A.
    关键词: 嵌段聚硅氧烷; 柔软剂; 亲水
    中图分类号: TQ264.1+7 文献标识码: B 文章编号: 1004-0439(2013)07-0039-04
    柔软剂是一种重要的纺织品整理剂,但大多数柔软剂整理后的织物不具有亲水性,容易起静电,穿着不够舒适[1-2].近年来,有机硅柔软剂在纺织品上大量应用,其中氨基硅油具有更优良的柔软性,但整理后织物的疏水性较强[3-4].而聚醚-氨基改性聚硅氧烷解决了亲水性和柔软性的矛盾[5],是亲水硅油的发展方向之一.目前市场上的典型产品有德国瓦克公司特种亲水硅油CTA、日本信越公司的KFZ-802A、赢创德固赛的4001S等.沈阳新纪化学有限公司以线性端氢聚硅氧烷为原料,先后进行聚醚、环氧、氨基等多重改性,成功开发出高亲水嵌段有机硅柔软剂CS-501.本文对CS-501进行了理化性能的测试,研究了其对涤棉织物亲水性、柔软性、白度、色变等的影响,并与CTA和KFZ-802A进行了对比.
    1· 试验
    1.1 材料及仪器
    织物:白色涤纶双面布(193 g/m2),26 支白色棉汗布(150 g/m2).药品:高亲水嵌段有机硅柔软剂CS-501(自制),CTA(市售),KFZ-802A(市售),分散红FS(绍兴市索佳染料有限公司),分散蓝79(浙江龙盛控股有限公司).仪器:电子天平,鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司),BK-ZC 型小轧车(正通染整设备厂),X-ritecolor-Eye 7000A测色配色仪,GT10-1型离心机(北京时代北利离心机有限公司),starlet-3(DL-6000)红外线打样机.
    1.2 整理工艺
    配制一定固含量的柔软剂整理液→布样30 ℃浸泡10 min→一浸一轧(0.2 MPa,轧余率70%~75%,pH5~6)→烘干定型[180 ℃,3 min(涤纶);150 ℃,5 min(棉)].
    1.3 分散染料染色工艺
                      
    1.4 测试   固含量:参照GB/T 5546-2007《树脂整理剂不挥发组分的测定》测定.
    稳定性:离心稳定性:取试样或稀释试样放入玻璃管中,3 000 r/min离心30 min,观测漂油、分层情况.柔软剂复配染料、涂料、催化剂等的稳定性:参照GB/T5548-2007《树脂整理剂加催化剂后溶液稳定性的测定》测定.耐热稳定性:10%的待测样品在烘箱中50 ℃放置24 h,观察是否出现破乳漂油等现象.
    手感:由5位具有丰富经验的手感评价专家,从柔软、滑爽、蓬松性等方面对织物进行评级,共1~5级,原布为1级,5级最好,取平均值作为最终的结果.亲水性:用标准滴管(25滴/mL),从距离织物2 cm高处向水平铺展的织物表面滴一滴水,用秒表测量静态下织物吸收完一滴水所需要的时间,测量3次,取平均值(滴水法).毛细效应法参考FZ/T 01071-2008《纺织品毛细效应试验方法》测试.
    白度:按GB/T 8425-1987,在测色配色仪上进行,将布样折叠4层,测3次,取平均值.
    黄变色差:在色差计上,以原布为对比标准,测定整理后织物的Lab 值,计算总色差DE(越小越好).其中L 为明度值;a 为红绿色光,正值表示偏红光;b 为黄蓝色光,正值表示偏黄光;DH 为色相差,DC 为艳度差.每块布测4次,取平均值.采用D65光源,10°视角.
    2· 结果与讨论
    2.1 CS-501理化性能
    CS-501外观为无色透明或半透明溶液,含固量≥85%,pH为8~9(1%水溶液).稳定性测试结果如表1.

    由表1 可以看出,CS-501 的离心稳定性,耐酸、碱、盐稳定性,耐热稳定性良好.KFZ-802A耐碱稳定性略有不足,应用测试过程中还时常出现漂油现象,在织物上出现污渍.CS-501与树脂催化剂、固色剂相容性良好,与匀染剂、树脂及染料等同浴稳定性好,没有漂油、聚集等问题.在复配稳定性上达到甚至超过CTA和KFZ-802A. 
    2.2 整理效果
    2.2.1 手感
    由表2可以看出,在涤纶双面布及棉汗布上,CS-501 都表现出良好的手感,柔软平滑厚实,与CTA、KFZ-802A相当.

    2.2.2 亲水性
    柔软剂整理后织物的亲水性见表3.
              
    由表3可以看到,CS-501用于处理涤纶织物可以实现一滴水在1 s内完全润湿,在棉汗布上为1~2 s,表明CS-501具有优良的润湿性能.3只亲水柔软剂在涤纶双面布上的亲水性为KFZ-802A>CS-501>CTA,在棉汗布上为CTA>CS-501>KFZ-802A,差距较小.
    2.2.3 对染料色光的影响
    亲水柔软剂大多针对涤纶类合成纤维来使用,以分散红FS、分散蓝79为例,考察柔软剂整理对织物色光的影响.先对白色涤纶双面布用红外线打样机进行高温高压染色,再进行柔软剂整理,考察色光和手感的变化,结果见表4、表5.


    由表4、5可以看出,用分散红FS染色的布样经柔软剂整理后,均体现出相同的规律,即色深增大、明度L 下降、艳度DC 变艳、颜色略偏黄等.从总色差、色深、手感等来看,3者接近,只是在亲水性方面有一定的差异:CTA>CS-501>KFZ-802A.
    用分散蓝79染色的布样经柔软剂整理后的3个布样也体现出相同的规律,即色深增大、明度下降、艳度变暗、蓝绿相略有不足等.整理后布样的总色差、色深、手感等也非常接近,亲水性顺序相同.
    根据CIE1976 Lab 总色差与牢度级别的关系可知,总色差≤0.4,色差为5 级;总色差≤1.3,色差为4~5级.所以以分散红FS、分散蓝79染色的涤纶织物在用CS-501进行柔软整理后,色差为4~5级,柔软剂整理对织物色光的影响较小.
    2.2.4 白度
    由表6可知,无论是在涤纶双面布还是在棉汗布上,3 者的白度顺序均为CS-501>CTA>KFZ-802A,CTA 与CS-501 的差距很小,KFZ-802A 则相差较多.这与CS-501的特殊结构有关,它的氨值较低,伯胺基含量更低,线性嵌段结构使得反应官能团分布更均匀,因此高温定型时表现较好.
               
    3· 结论
    (1)高亲水嵌段有机硅柔软剂CS-501 的离心稳定性,耐酸、碱、盐稳定性,耐热稳定性,与染料、助剂的相容性均较好,可与树脂整理剂、催化剂同浴整理,不会产生漂油、聚集及色花问题.CS-501在复配稳定性方面与CTA持平,比KFZ-802A略好.
    (2)CS-501 能够赋予织物柔软、平滑、蓬松的手感,并具有较高的亲水性,尤其针对涤纶类织物,实现了亲水性与手感的兼顾.
    (3)CS-501对预先染色的红色、蓝色涤纶布进行整理,色差为4~5 级,对染料色光影响较小,与CTA、KFZ-802A 相近;手感相当;亲水性比CTA 略差,比KFZ-802A略好.
    (4)综合来看,CS-501 的性能达到甚至超过了瓦克CTA和信越KFZ-802A.
    参考文献:
[1]黄文润.硅油及二次加工品[M].北京:化学工业出版社,2004:74-75.
[2]华明杨. 聚醚/环氧共改性亲水硅油的制备方法: 中国,200610096032.1[P].2007-03-21
[3]安秋凤,孙文革,黄良仙,等.聚醚/氨基硅油的制备及其应用[J].有机硅材料,2001,15(4):15-19.
[4]张济邦.有机硅整理剂及其纺织产品[J].印染助剂,1998,15(1):28-32.
[5]陈荣圻.低黄变和亲水性氨基聚硅氧烷的发展[J].印染助剂,2007,24(6):2-6.


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