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1、纺织品柔软整理剂的应用研究唐增荣（ 上海市印染技术研究所200020）前言柔软整理剂在纺织品上的应用已有近半个世纪，而对柔软整理剂较为确切的定义是美国纺织专家马林森（M 川 inson） 将柔软整理剂定义为是一种助剂，用于纺织材料以改变手感，使产品更有舒适感。随着人们对纺织品质量需求越来越高，要求材质新型，穿着舒适，手感柔软川、观高雅，因此对纺织品后整理，尤其是柔软整理，越来越注重。特别是合成纤维的发展，柔软整理更显得重要，因一般合成纤维的手感都比天然纤维差，更需用柔软剂来改善。 柔软剂的品种和用量占纺织助剂之首，并都为系列产品，据我上海市印染技术研究所最近十年（1990 年一1999 年 ）

2、 所收到的国内外纺织助剂样品统计，共计920 只。各种助剂所占比例如下:各种助剂样品只数占比例柔软剂35038%前处理，煮练剂、渗透剂等9210%印花，粘合剂、交链剂、糊料20222%染色，匀染剂、固色剂、防泳移剂14816%其它，抗龄电剂、卫生整理剂等128l4%共计920100%从柔软剂的产品和应用发展的趋势看有以下五个特点:1. 柔软剂不仅赋予纺织物有柔软、滑爽之感，更要求有弹性，抗皱亲水，有光泽等多功能性能。2. ，改变了五六十年代产品单一的乳液状，或浆状的外观，已发展为无色透明的亲水性有机硅柔软剂或有机硅微乳，以及发展为更适宜运输和使用方便的颗粒状，片状或粉状等外观。3. 虽然已经改

3、善了七八十年代用有机硅乳液引起的飘油，沾污织物的弊病，但是仍要求柔软剂具有良好的耐洗涤性。4. 提出了柔软剂与其它染化料助剂的相容性更高的要求，不仅要求能与树脂整理剂、增白剂、防水剂、抗静电剂等后整理助剂同浴使用的性能，而且最好能与染色同浴使用的柔软剂，称为同浴柔软剂。所谓浴中柔软剂是织物在湿处理加工中（ 例如 : 精练、漂白、染色、净洗、整理等） 纤维与纤维之间的接触，纤维与机械金属部件（ 辊筒、框架、绞盘） 间在强烈的张力或压力下，织物表面产生经柳印、绳状印等条疵，或经向折痕等疵病，从而造成染色不匀或部份色疵。为了解决这个问题，需要在工作液中加入助剂，使织物在湿处理加工中起到极其柔软的性质

4、，（ 即在液一固界面吸附状态下显示出平滑、柔软性） ，该助剂称为浴中柔软剂。5. 采用了化学柔软整理和机械蓬松相结合的柔软整理新工艺。一、柔软整理剂对纺织品柔软的机理柔软整理剂赋予纺织品 手感柔软舒适 ， 这是一种凭手指触摸织物而得的主观感觉。有三个实例: 第一，手指在纤维间相互滑动，磨擦，手感和柔软性与纤维的动摩擦系数和静摩擦系数之间有一定的关系。第二，在洗涤织物时，要搓磨织物，在搓磨处的局部有短细毛蓬出，手感觉得柔软，说明手感与纤维的表面积有关。第三，在洗涤织物时当擦上肥皂或浸渍皂液时，手感顿觉柔软，而当清水冲洗干净后，反觉不柔软，说明要使织物柔软应阻止纱线的原纤维化。从上述三个纺织品的手

5、感实例，我们可以对柔软剂如何使纺织品柔软得出以下三个关系。（ 一 ） 柔软与静磨擦系数 s，动磨擦系数 d 之间的关系。织物经柔软剂处理后降低纤维与纤维之间、纤维与人体之间的磨擦阻力，从而 获得了较好的柔软手感，也就是在柔软整理中要求静、动磨擦系数都降低，特别是降低静磨擦系数关系更大。因为磨擦系数的降低，很大程度影响着织物的弯曲和压缩等性质。弯曲模量和压 缩力的降低，影响到手感，同时当磨擦系数的降低，使织物在受到外力时纱线便于滑动，从 而使应力分散，撕破强度得到提高，或者加工过程中受到强力的纤维容易回复到松弛状态， 织物变得柔软。磨擦系数与柔软性之间关系柔软剂种类sd柔软性不加柔软剂0.228

6、0.189粗硬柔软剂甲0.2080.170高柔软, 有发涩感柔软剂乙0.1250.173最柔软, 滑爽感从表中可以看出柔软剂乙其静磨擦系数 S 低于柔软剂甲，故柔软剂乙的手感较柔软，滑爽。（ 二 ） 柔软与纤维的表面张力（ FA）之间的关系纺织纤维是由线形高分子构成的比表面很大的物质，形状细而长，分子链的柔顺性很好，当织物经柔软剂整理后，纤维的表面张力 FA 降低，使纤维变得容易扩展，长度伸展，表面积增大，使织物变得蓬松柔软。经研究， 阳离子表面活性剂，能较强地吸附在纤维表面（ 因大多数纤维带负电荷） ，形成吸附膜能降低纤维表面的张力 FA，并且吸附的分子、排列整齐；故除了降低 FA 外，还能

7、减小纤维的磨擦系数，因此，阳离子表面活性剂为最重要的柔软剂，当然阴离子，非离子两性表面活性剂也有能降低纤维表面的张力。有些作用较少，仅有减小磨擦作用。（ 三 ） 柔软与原纤维化（Fibrillation） 之间的关系由于织物在穿着或洗涤过程中相互磨擦，引起纤维之间氢键联结，导致织物手感粗硬，称之谓纱线原纤维化。织物经柔软剂整理后，纤维表面形成吸附层，吸附层间的润滑作用，有利于阻止原纤维化，从而改善了织物的柔软性。经研究，分子链较长的柔软剂，阻止原纤维化能力大，纤维吸附后润滑作用较好。二、柔软整理剂对纺织品的应用选择柔软整理剂是纺织助剂中品种最多，用量最大的助剂。目前根据国内外文献归纳，柔软整理

8、剂按其化学结构分类，可分为表面活性剂类柔软剂和高分子聚合物类柔软剂，该二大类柔软剂应用选择分述如下:（ 一 ） 表面活性剂类柔软剂；即具有碳氢长链的分子结构，有自乳化和表面吸附性能，其整理的产品一般以柔软丰满为主，因碳氢长链分子吸附在纤维表面，不仅能降低磨擦系数，更以阻止原纤维化为主，使织物手感柔滑。其代表结构为C17H35COO（CH2CH2O）6H柔软剂SG。碳氢长链的分子结构对织物柔软效果的机理是；C 一 C 单键能在保持键角109 28 的情况下可绕单键内旋转，使长链成无规则排列的卷曲状态，形成了分子的柔曲性，其柔曲的分子吸附在纤维表面起着润滑作用，降低了纤维和纤维之间的动、静磨擦系数

9、。磨擦系数可作为评定纤维柔软程度的主要数据，降低静摩擦系数的柔软程度比降低动磨擦系数关系更大。下表为不同的碳氢化合物（ 即疏水基碳链，与不同个数的聚氧乙烯加成的化合物所测得的静、动磨擦系数:序号疏水基碳链聚氧乙烯个数 s 静磨擦系数 d 动磨擦系数1C17H35-OH40.1750.1602C17H35-CONH240.1630.1493C17H35-OHY0.1850.1684C17H35-CONH270.1710.1565C17H35-COOH70.1840.1696C17H35-OH110.1920.1737C17H35-CONH2110.1800.1638C17H35-COOH110.

10、1910.1749C17H35-OHl50.1980.1710C17H35-CONH2210.1900.17111C15H3l-OH110.1950.17812C12H25-OH110.7020.18413C17H33-CONH2110.1980.l8214C17H33-COOH110.2040.186从上述测得的静磨擦系数和动磨擦系数的数据分析；1 当聚氧乙烯个数相同时，聚氧乙烯脂肪酸和聚氧乙烯脂肪醇的磨擦系数相差不大，而聚氧乙烯脂肪酰胺的磨擦系数最小，4# 3#和 5#， 7# 6#和8#，因此聚氧乙烯脂肪酰胺作为柔软剂较为理想。2当聚氧乙烯个数相同时，聚氧乙烯脂肪醇的碳链数越大，其磨擦系

11、数数越小，6#11# 12#，因此柔软剂一般选用疏水基碳链较长为好，良好的柔软剂，疏水基碳链都为16一 18 个碳原子，如有两个长烷基链则更好。3. 当聚氧乙烯个数相同时, 饱和脂肪酰胺、脂肪酸和磨擦系数要比不饱和脂肪酰胺，脂肪酸磨擦系数小，7# 13#， 8# 14#， 这主要由于不饱和烷基链在水中溶解度增加，而导致纤维上的吸附量减小，因此柔软剂一般选用饱和烷基链。4. 当疏水基碳链相同时，聚氧乙烯个数越多，亲水性增大，其摩擦系数也增大。1# 3# 6# 9# 2# 4# 9# 10#，因此作为柔软剂，选用聚氧乙烯链较短为好。5. 另外，直链状的分子结构其柔软效果较支链状分子结构为佳。（ 二

12、 ） 高分子聚合物类柔软剂；主要包括有机硅聚合物和聚乙烯蜡，由于它们分子量都很大，一般不溶于水，故都加工为乳液，作为柔软剂。聚乙烯经氧化乳化后，对纤维有一定的亲和力，可与树脂整理剂同浴应用，能改善手感， 提高纤维的平滑性，从而提高织物的撕破强力，是有机硅柔软剂扩大推广应用前的廉价的织物柔软滑爽剂。有机硅系列柔软剂自七十年代初扩大推厂应用以来，国内外发展非常迅速，有机 硅柔软剂的新品种层出不穷，并已在原有柔软性能的基础上，开发了超柔软，亲水性柔软，低黄变柔软，光滑柔软，弹性柔软，以及有机硅柔软防水剂，有机硅卫生整理剂等等。有机硅柔软剂迅速发展的原因，是由它的独特的分子结构有关。聚二甲基碳氧烷的分

13、子构型如下:聚硅氧烷主链是很易扰曲的螺旋状直链结构 , 其可以360自由旋转，旋转所需的能量几乎是零。在每一个硅原子上有一对甲基这一对甲基处在垂直于两个相近的氧原子连接线的平面上，并可以围绕Si 一 0 键旋转，而甲基上的三个氢原子又占据了较大的空间，从而增加了相邻分子间的距离，所以聚硅氧烷分子间的作用力要比碳氢长链结构弱得多，也就是聚硅氧烷比同分子量的碳氢化合物粘度低，表面张力、更小，成膜性强。聚硅氧烷独特的分子结构附合了纺织品柔软的机理，即其分子能柔顺的自由旋转，不仅可以降低纤维间的静、动磨擦系数， 而且其分子间作用力很小，又降低纤维的表面张力，因此有机硅聚合物作为纺织品的柔软整理剂是最理

14、想的材料。有机硅柔软剂我国自七十年代初推广, 应用以来，产品的应用开发有以下几个过程；1. 1. 聚二甲基硅氧烷乳液，为代表的早期应用的有机硅柔软剂。日本 DIC公司的 Silicone sofner 500 就属此产品。此类柔软剂适用于涤/棉，涤 /粘等织物，能赋予织物良好的平滑性、柔软性，也能与2D 树脂同浴使用，提高织物的弹性，但此类有机硅柔软剂没有反应性基团，故不能与纤维发生反应, 也不能自身交链成网状结构，而只是一种吸引力，附着在纤维表面上，因此耐洗性较差，弹性提高幅度有限。2. 含氢有机硅乳液，为早期的有机硅防水剂；的不同，可分为阳离子羟基聚硅氧烷乳液和阴离子羟基聚硅氧烷乳液。软剂

15、，由于当时在很短时间内，国内近不稳定，给染整应用厂带来一定麻烦。量评比活动，并在此基础上制订了羟基有机硅乳液质量标准有机硅柔软剂的唯一的一项国家标准。日本 DIC公司的 Silicone V、上海助剂厂防水剂H、均属此类产品，它在酸性有机金属盐催化作用下，能赋予织物优异的防水性能，是当时取代碳氢链防水剂的新一代防水剂。但手感不够理想，织物经其整理后，随着堆放时间的延长，手感也变得越来越硬，故一般与端 羟基聚硅氧烷乳液一起使用，能获得良好手感的防水性能。3. 端羟基聚硅氧烷乳液，美国Dow Corning 公司的DC一 1111 属此类产品。根据乳化剂我国在七十年代开发厂商最多，应用最广的有机硅

16、柔30 家生产厂商一拥而上，造成了质量不统一，产品引起化工部和纺织部的重视，随即二个部联合开展质(GB 级 ) ，也是纺织品上应用的端羟基聚硅氧烷乳液，简称为羟乳，其分子量一般为6 一 8 万， 它与纤维有一定的反应性， 能赋予织物优异的柔软滑爽感，并有一定的抗皱性，又不降低纤维强力，其分子量越大，柔软和滑爽感越好。瑞士Ciba-Geigy 公司的 Ultratex FSA 其分子量为20 万，作为有机硅弹性体，对织物有优异的柔软效果。此类柔软剂由于乳液的颗粒很难控制细小，均一，因此乳液的稳定性也很难掌握，在应用中常有破乳飘油现象，造成织物上油斑，油渍等疵病产生。该柔软剂乳液的稳定性好坏，是评

17、定羟乳质量的重要指标。4 亲水性有机硅柔软剂；为了根本解决羟乳的不稳定性引起的飘油现象，即开发了亲水性有机硅柔软剂，其结构式如下；最早进入我国的是美国联合碳化公司(Union Carbide) 的 Ucarsil EPS ，国内首先研制成亲水性有机硅的是四川晨光化工研究院的有机硅柔软剂CGF， 它是聚醚和环氧基改性的聚硅氧烷。外观为无色透明的稠厚液体，能赋予织物良好的吸湿透气性，回弹性和抗静电性能等等， 由于它是非离子性，能与各种助剂混合应用，很适宜应用于合成纤维。由于该项技术转让了十多家生产厂家，以致产品质量参差不齐，亲水性有机硅柔软剂应用仅解决了羟乳要飘油的不稳定性，但要使织物具有优异的柔

18、软滑爽感，其非离子性的亲水性有机硅柔软剂显得力不从心。5 氨基聚硅氧烷乳液；在聚硅氧烷的大分子上引入氨基，使聚硅氧烷的性能得到了很大端基 R = -CH 3、 -OCH3、 -OH最早进入我国的是美国通用电器公司的GE Silione SM2059 ，外观为白色乳液(略带微黄色 ) ， 氨基的引入不仅能与纤维形成牢固的取向，吸附作用，使纤维之间的磨擦系数下降，而且能与环氧基，羧基，羟基发生化学反应，故能适用于棉、毛、麻、丝、粘胶、涤纶、锦纶、晴纶等及其混纺织物。织物经其整理后，能获得优异的柔软性、回弹性，其手感软而丰满，滑而细腻，为九十年代初期较好的柔软整理剂。同时氨基的引入，也提高了聚硅氧烷

19、的亲水性能，即氨基有机硅乳液较羟基有机硅乳液的稳定性大大提高，并为有机硅微乳的开发奠定了基础。氨基有机硅乳液在柔软性、回弹性上是较其它柔软剂突出的，但同时也带来了织物黄变现象。对于漂白织物，浅色织物应谨慎使用。这主要是其侧链上一(CH2) 3NH(CH2) 2NH2，有二个氨基( 伯氨和仲氨) 共有三个活泼氢原子，织物黄变现象是氨基氧化分解形成发色团引起6 氨基聚硅氧烷微乳液；是近几年开发成功的有机硅乳液中高新技术产品，由于聚硅氧烷上引入了氨基，提高了亲水性能，因此选择适当的乳化剂和制备工艺条件，即能制成氨基有机硅微乳液，其外观为无色透明粘稠液体，水溶性很好，具有优异的储藏稳定性，耐热稳定性和

20、抗剪切稳定性。西德 Wacker 公司的 Powersoft l8 属此类产品，氨基有机硅微乳液，其微乳的颗粒极小，粒径一般在0.15 微米以下，而普通有机硅乳液的粒径在1 微米以下，也就是氨基微乳的粒径为普通乳液的1/10 ，因此在相同浓度的乳液中有效粒子增加10 倍，这使微乳液与织物的接触机会大大增加，微乳在织物表面的铺展性好，容易形成连续膜，易渗透到纤维内部，有利于对细旦纤维的浸润和包覆，因此特别适宜于表面积大的超细纤维织物和羊绒的柔软整理。7 低黄变氨基改性有机硅柔软剂；为了保持氨基有机硅柔软剂优异的柔软性、回弹性的特性，解决织物的黄变现象，因而开发低黄变氨基改性有机硅柔软剂，经研究各

21、氨基聚硅氨烷对整理后织物的效果各不相同，分列于下表；氨基种类手感白度吸水性易去污性伯氨基；一NH2差一般一般一般仲氨基；一NHCH3， -NH-最好好好好叔氨基；一N(C2H5) 2一般最好最好最好伯氨，仲氨双基；-(CH2) 3NH(CH2) 2NH2好差差差根据上述试验，综合评定得出；( 1)常用的氨基硅氧烷，即伯氨、仲氨都有的称为双氨型氨基聚硅氧烷柔软剂，虽然柔软效果良好，但白度、吸水性、易去污性都差，综合评定不理想。 ( 2)仲氨基聚硅氧烷柔软剂应该获得最佳的综合整理效果。其代表式如下； - 环已基氨丙基聚二甲基硅氧烷，德国 Wacker 公司的 CWTl281 属此产品，漂白织物经其

22、整8其它氨基改性有机硅柔软剂(l) 超柔软氨基改性聚硅氧烷；它是侧链基和两端基都为氨基改性取代，所谓混合氨基改性(2)超平滑氨基改性聚硅氧烷；它是两端基为氨基改性取代:而主链一 Si (CH3)2-O- 中的硅原子两侧全部为甲基，形成非常整齐的定向排列，从而获得优异的平滑手感。三、柔软整理剂离子性状的选择上述各种类型柔软剂不管其本身分子结构还是高分子乳液状需要乳化剂乳化，使每一只柔软剂都带上了离子性状，一般可分为非离子性，阴离子性，两性型和阳离子性四大类。1 非离子型柔软剂；较离子型的柔软剂对纤维的吸附性差，对合成纤维几乎没有作用，仅可起平滑作用，但它能与阴离子型或阳离子型柔软剂合用，对其它助

23、剂的相溶性好，对电解质稳定性好，并且没有使织物黄变的缺点，可作为非耐久性柔软整理剂，其部份产品能作为织物丝鸣音的仿丝绸整理。其结构都为硬脂酸与环氧乙烷的缩合物，季戊四醇脂肪酯，亲水性有机硅柔软剂，失水山梨醇脂肪酸酯和聚醚类柔软剂等都为典型的非离子柔软剂，其代表分子结构为:日本三洋化成公司的San Softener属此类产品。2阴离子型柔软剂；其末端基团为羧基，硫酸酯基或磺酸基等，具有良好的润湿性和热稳定性，能与荧光增白剂同浴使用，作为 特白织物的柔软剂，并对色布不会产生色变现象。是使用最老的柔软剂，其在纤维表面的定向吸附类似于直接染料，比较弱， 故柔软效果较差，并易被洗去，对电解质又较敏感，一

24、般用于棉、粘胶、醋纤、丝绸等织物，部份产品可作为丝绸防擦伤剂。日本 Nikka 公司的Sunsofter， A 一700，国内阴离子羟基有机硅乳液，均属此种柔软剂。其代表分子结构为；3两性型柔软剂，对合成纤维有很强的亲和力，而对漂白织物，浅色织物的泛黄和色变现象都比阳离子型柔软剂要好。一般可与阳离子型柔软剂一起使用，起到协同增效作用。这类柔软剂一般是烷基胺内酯型结构；德国 BASF 公司的 Persistol KF ，属此类柔软剂。4阳离子型柔软剂；是目前使用最普遍的柔软剂，主要是由于大多纤维在水中带有负电荷，阳离子型柔软剂很易吸附在纤维表面上，结合能力很强，能耐高温、耐洗涤，织物经阳离子型柔

25、软剂整理后柔软效果最好，并丰满滑爽，对合成纤维具有一定的抗静电效果，能改善织物的耐磨性及撕破强力，但部份阳离子型柔软剂对漂白织物会引起黄变，对色织物会引起色变，并伴有耐光牢度下降等弊病。阳离子型柔软剂可分为五大类，(1) (1) 叔胺盐类柔软剂；也称假阳离子性柔软剂，即在酸性介质中呈阳离子性，在中性和碱性介质中呈非离子性。适用于化纤织物的整理，也可作为棉制品的起绒剂，拉毛整理剂。德国 BASF 公司 Soromin A 属此类柔软剂。(2) 季铰盐类柔软剂；是阳离子型柔软剂中品种最多，应用最广的一类，对织物具有良好的柔软性、抗静电性，抗菌等优异性能，同时它的生物降解性也好。近年来较优异品种为；

26、改性二氢牛油脂季铵盐化合物柔软剂，美国的 Larsum 一 l00( 纳松 100) 属于此类产品。其乳液的颗粒较一般乳液细小，对纤维表面铺展性好，易渗透到纤维内部，形成薄膜，降低纤维间的磨擦系数，获得优异的柔软手感。(3) 咪唑啉季铵盐类柔软剂；可作为合成纤维的柔软整理，和抗静电整理，其代表分子结构为 :国产柔软剂IS 属此类产品。(4) 双烷基二甲基季铵盐类柔软剂；可作为家用织物调理剂，婴儿尿布柔软剂，其代表分子结构为:Armaur 公司的 Arquad 2HT 属此类 产品。(5) 阳离子羟基有机硅乳液，为有机硅柔软剂中使用较广泛的品种，织物经其整理后，能获得优异的平滑感和柔软性，并具有

27、耐洗性，与含氢有机硅乳液一起应用，能获得良好防水性能。阳离于型柔软剂其最大缺点为织物泛黄现象，见下表:织物泛黄系数值D85浸轧后NO2熏后未处理的样布2.49阳离子型柔软剂处理2.4112.27假阴离子型柔软剂处理1.727.65非离子型柔软剂处理1.507.64阴离子型柔软剂处理1.489.65从上表看到，阳离子型柔软剂处理过的织物，其泛黄程度最大，其次是假阳离子型，非离子型和阴离子型部较好，但是经烟熏后，阳离子型泛黄更大，阴离子型也泛黄较大，因此对白度要求高的纺织品，最好选用非离子型柔软剂。织物泛黄系数值D85未热处理200 /1s200 /2s未处理的样布2.753.696.98阳离子型柔软剂处理2.418.0515.57假阳离子型柔软剂处理1.727.1