氨基硅油及其它有机硅织物整理剂分析说明

1.油及其它整理剂分析及说明1、有机硅材料R3R1R6R4－Si－O－Si－O－Si－R7mR5R2R8R1~R8=CH,CHCH,CH=CH,,,H,OH,NH,COOH,SH,32322m=0~100001直链聚硅氧烷的化学构造原因在于其独特的构造和优异的性能。有机硅化合物的根本构造单元是〔Si-O〕，与硅原分子化合物，因此在性能上，有许多独到之处。特别指出的是，它们把许多珍贵的性能集中a.耐温特性我们知道，一般的高分子合成材料大多是以碳-碳〔C-C〕键为主链构造的，如塑料、橡胶、化学纤维等，而有机硅材料〔包括硅油、硅橡胶、硅树脂〕是以〔Si-O〕键的键能较有机硅不但可以耐高温，而且也耐低温，其化学性能和物理机械性能随温度变化较小。一般的硅油、硅橡胶及硅树脂产品，可在-50~2000C围长时间使用。b.耐候性极佳的耐氧化性和耐候性。在有机硅材料中，〔Si-O〕键的键长度较长，大约为〔C-C〕键的键长度的一倍半。使有机硅具有比其他高分子材料更好的热稳定性以及耐辐射和耐候能1.表1几种键能比较键键能〔千卡/克分子〕82.698.785.5108.0121.0名称C-CC-HC-OSi-O〔SiO〕2c.低外表力和低外表能有机硅的主链十分柔顺，可把链的柔顺性看作围绕〔Si-O〕键旋转的自由度。在聚氯乙烯中围绕〔C-C〕键旋转所需的能量是3.3千卡/克分子；在聚四氟乙烯中，这个能量大于4.7千卡/克分子，而在聚二甲基硅氧烷中，围绕〔Si-O〕键旋转所需的能量几乎是零。这说明聚二甲基硅氧烷的旋转是自由的。这个特性决定了有机硅材料成为最优秀的织物柔软整理剂，无可替代。的螺旋形直链构造，由硅原子和氧原子交替组成，每一个硅原子上有两个的甲基，这两个甲基处在垂直于两个相近的氧原子连接线的平面上：HC3CH3HC3CH3－O－Si－O－Si－O－Si－O－Si－O－HC3CH3HC3CH3硅原子的每个甲基都可以绕〔Si-O〕键轴旋转、振动，而每个甲基上的三个氢原子就像外撑开的雨伞：H－O－Si－O－C－O－Si－O－HH CC HHH这些氢原子由于甲基的旋转要占据较大的空间，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比碳氢化合物要弱得多。因此硅油比同分子量的碳氢化合物〔如矿物油〕粘度低，外表力弱，外表能低，成膜能力强。表2几种化合物的外表力16-211522.37228.930-35二甲基硅油六甲基二硅氧烷水苯矿物油*数据是常温测试1.聚硅氧烷的低外表力和低外表能是它获得多方面应用的主要原因，疏水，消泡，泡沫稳定，防粘，润滑，上光等各项优异性能，都是基于这种低的外表力和低外表能。也正是这种特性，使得有机硅在纺织工业的各个领域得到广泛应用。d.生理惰性从生理学的观点来看，聚硅氧烷类化合物是的最无活性的化合物中的一种。它们十分耐生物老化，与动物机体无排异，对环境也不产生任何有害影响。这种物性为有机硅材料的生产和使用提供了高度的平安性保障。高分子量的聚二甲基硅氧烷液体无色、无味、无毒，对人及哺乳动物均无明显的急性和慢性毒性反响以及致变、致癌作用。无论是口服、吸入或与皮肤及眼睛接触，均无为肠胃及皮肤所吸收。因此，硅油广泛用于胃镜透视、肺水肿的消泡剂，胸膜、腹膜防粘剂，皮肤保护剂等。3．有机硅材料在纺织工业上的应用综上所述，有机硅材料有着许多优异的性能，如耐热、耐寒、耐燃、耐化学腐蚀、绝缘、生理惰性等，使它在包括纺织工业在的国民经济各个部门获得了纱、制线、煮炼、织温系统的润滑，高真空系统的密封，喷丝头的防粘，纺纱制线过染色的辅助配料，织物柔软整理，高速缝纫线的润滑等等都广泛使用了有机硅助剂。4.有机硅织物整理剂和改性硅油有机硅织物整理剂，主要指纺织品最后整理过程中所应用的各种有机硅助剂。这类有机硅的根本成分是各种各样的聚硅氧烷类物质〔图1〕。它们的分子量都不是很高，在常温下呈流动状态，所以通常又叫做硅油。聚二甲基硅氧烷又叫甲基硅油，当甲基硅油中的局部甲基被各种碳官能团取代时，又叫改性硅油。按取代基的性持改性硅油可分为反响性改性硅油和非反响性改性硅油，通常用作织物整理剂的改性硅油有聚醚改性硅油、氨基改性硅油、环按取代基在构造中的位置，改性硅油有以下四种类型：CHCHCHmnR－Hi－O－iH－O－SH－R3CH表3CH改性硅H织物整理效果改性成份用途及效果R－S3i－O－Si3－O－S－O－Si改性成份用途及效果mnCHCHRCH环氧基改善白色及浅色布的手感环氧基与聚醚提高衬衫、衣的吸水性及柔软环氧基改善白色及浅色布的手感环氧基与聚醚提高衬衫、衣的吸水性及柔软性氨基提高纯棉及混纺织物的柔软性氨基与聚醚提高衣、毛巾等的吸汗性及柔软性反.改善缝纫线的高温稳定改善缝纫线的高温稳定性提高织物的耐洗性及柔软性仿麻加工，涤纶整理剂抗静电整理，提高吸水吸汗性防缩、抗紫外整理改进原丝、原棉的润滑性提高新水性、防静电、抗起球与蜡并用改进缝纫线的润滑性原丝及原棉油剂增深、消泡、疏水、抗污羧基羧基与氨基醇基醇基与聚醚巯基长链烷基醚高级醇酯磷酸酯氟烃基性非反应性应表4R所代表的取代基及赋予的特性-CHNH362-CHNHCHNH36242-CHOCHCH－CH3622-CHCH－22-CHOCOC=CH362CH3-CHOCHOH3624-CHSH36-〔CH〕Ch2n3-〔CH〕COOH2n-CH-OH36-CHCH-2CH3-CH〔OCH〕〔OCH〕OCH3624m36n3反响性、吸附性反响性、吸附性反响性、吸附性、氧透过性反响性、脱膜性、氧透过性反响性、吸附性相溶性、润滑性、流平性反响性、润滑性、可绕性反响性相溶性、润滑性、脱模性水溶性、水分散性、乳化性环氧基酰氧基醇基巯基长链烷基基苯酚基a－甲基苯乙烯基5．氨基改性硅油氨基改性硅油〔简称氨基硅油〕是目前市场上最具代表性的有机硅柔软整理剂品种，通常我们所说的氨基硅油是指氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷，〔构造式见图2〕，其它的氨取代基聚硅氧烷叫做改性氨基硅油。R=OH，H3，CHCH3CH3CH333图2氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷的构造式前面我们已经提到，聚硅氧烷由于〔Si-O〕键的低外表能使其主链十分柔顺，前面我们已经提到，聚硅氧烷由于〔Si-O〕键的低外表能使其主链十分柔顺，n于氨基极动，以致感到柔软。氨基硅油的这种特性使得它成为有机硅柔软整理剂中最具有代表性的产品，也是1.6．氨基硅油的特性对织物手感的影响a.氨基硅油的特性氨基硅油通常以三个参数来表征：氨值、粘度、反响性。这三个参数根本反映出氨乳化时的难易程度。①氨值：氨基硅油赋予织物的各种性质，如：柔软手感、光滑度、弹性等都是由聚合物中的氨基所带来的。硅油中的氨基含量常用氨值来表示，它指的是中和1克氨基硅油所需的1当量浓度盐酸的毫升数。因此，氨值直接与硅油中氨基含量的摩尔百分数成正比。氨基含量越高，氨值就越高，相应的织物手感就越柔软、光滑。由于用氨基硅油处理后的织物在烘干定型时分子之间能够交联，所以硅油的起始分子量及调整最正确的烘干定型工艺也是追求织物最正确柔软手感的一种途径。时反响性和吸附性更佳，自交联性好，因此织物手感更柔软。b.氨基硅油品质对织物整理的影响①柔软手感：尽管氨基硅油的特征是通过氨基官能团与织物的结合而大大提高有机硅对织物的亲合力及规整排列的方式，从而赋予织物柔软及丝光手感，但是实际整理效果在很大程度上取决于氨基官司能团在氨基硅油中的本性、数量及分布。同时乳液配方及乳液平均粒径大小也会影响柔软手感。如果上述影响因素能够到达理想平衡，则织物整理的柔软手感将到达最正确，称之为“超柔软〞。一般来说，硅油分子量越大，氨值越高，氨基官司能团在硅油中的分布越均匀，则织物手感越柔软。此外，乳液粒径越小，则越有利于乳液的稳定与附集，对柔软手感有益。②弹性：氨基硅油柔软整理剂带给织物的弹性，因硅油的反响性、粘度及氨值的不同而不同。一般来说，织物的弹性取决于织物在烘干定型时，氨基硅膜在织物外表的交联情况。带有羟基硅油基氨值越高则交联性越好，弹性佳。另外，选择适当的交③白度：由于氨基硅油中氨基官能团特殊的活性，在时间、加热和紫外线的影响下氨基会被氧化，造成织物泛黄或稍带黄光。通常，氨基硅油中氨值越低，白度越大。但相应的，氨值变小，则柔软手感变差，为此，需要选择适当氨值的硅油以到达理想手感。在低氨值的情况下，还可以通过改变氨基硅油的分子量，到达期望的柔软7．改性氨基硅油氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷是氨今为止有机硅柔软剂中使用最普遍，市场占有率最在实验室再也难以找到其它一种化合物象它一样在一条适宜长度的侧链段上同时拥有两个-Si-CHCHCHNHCHCHNH222222的氨基聚二甲基硅氧烷中做改性氨基硅油。1.改性氨基硅油的另一种获得途径是在合成时引入新的硅烷偶联剂。一般选用仲氨基类型由于氨基官能团的差异，改性氨基硅油与标准氨基硅油对织物整理的影响在以下四个方面有所不同。因此，选择适宜的氨基官能团，有可能获得最正确的综合整理效果。由于改性氨基硅油都不同程度的减少了氨基上的活泼氢，因此在氨基官司能团的摩尔数一样的情况下，整理织物的柔软手感会减弱。由于氨基活性的减小，织物的白度增加。改性氨基硅油大都引入了羟基〔-OH〕、羰基〔C=O〕和羧基〔COOH〕等亲水性好的基团，因此整理后织物的亲水性都有不同程度的改善。亲水性的提高必然带来整理织物的抗污以及抗静电性的提高。8．环氨基改性硅油环氧基改性硅油也是在织物整理中应用较广泛的一种改性硅油，其分子构造为侧链或端滑和的平滑性回弹性，并可减轻或防止单独使用氨基硅油所出现的泛黄现象。9．羧基改性硅油羧基改性硅油的分子构造为侧链或端基含羧基的聚二甲基硅氧烷。羧基的构造主要为：-CHCHCOOH22用羧基改性硅油处理高速缝纫线，能减低高速缝纫时的动摩擦系数，增因缝纫线的高温稳定光×射线分析其有机硅残存率的数据。从表中我们不难看出，氨基/羧基改性硅油并用，其耐洗性远远超过其它改性硅油。表5各种有机硅整理剂的耐洗性比较洗洗涤后有机硅的残存率〔%〕65%聚酯35%棉13.527.552.3有机硅〔吸附1%，热定型〕中粘度聚二甲基硅氧烷〔350mpa.s〕高粘度聚二甲基硅氧烷〔10000mpa.s〕环氧基改性硅油〔18000mpa.s〕氨基改性硅油100%棉15.533.048.43333〔〔1100mpa.s〕羧基改性硅油〔2200mpa.s〕氨基羧基改性硅油并用〔氨基：羧基=1：1〕72.560.898.982.470.875.510.巯基改性硅油巯基改性油的分子构造为侧链或端基含有巯丙基的聚二甲基硅氧烷。巯基的构造为：—CHCHCHSH222巯基硅油在织物整理上的主要用途为抗紫外和防缩整理。11．聚醚改性硅油下图所示：CH图4C醚改性硅C的分子构H用于织物整理的聚醚改性硅油一般控制适宜的分子量〔粘度〕和a、b值，使产品具有良好3用于织物整理的聚醚改性硅油一般控制适宜的分子量〔粘度〕和a、b值，使产品具有良好12．氨基硅微乳液特例〕，需要