新型表面活性剂在氨基硅油乳化中的应用

曹 政，王小花，蔡继权，陈八斤

（1.浙江传化股份有限公司，浙江杭州 311215；2.陶氏化学（中国）有限公司，上海 201312）

聚硅氧烷是一类重要的化学品，广泛用于纺织、皮革、聚氨酯、个人护理和涂料等各个行业。在纺织工业中，聚硅氧烷主要用于纺织品的后整理，赋予织物柔软、光滑、蓬松等手感，提高其附加值。氨基改性聚硅氧烷（俗称氨基硅油）是目前应用非常广泛的硅油柔软剂，其中的氨基一方面能与纤维表面上的羧基、羟基等作用形成氢键；另一方面氨基能被阳离子化，形成阳离子，易与带负电的纤维表面结合。通过这二方面的作用，氨基硅油可以与纤维形成非常牢固的结合，从而使其整理的效果大大提高。

非离子乳化剂是最常用的氨基硅油乳化剂。近年来，随着环保法规的加强和人们对表面活性剂认识的提高，用于乳化氨基硅油的非离子表面活性剂通常应该满足以下几个方面的要求：

（1）不含烷基酚聚醚

有关烷基酚聚醚的毒性和生物降解性等环保问题已经争论了很久。 目前的情况是欧盟已经禁止这类表面活性剂的使用，而美国则没有这方面的限制。对于以出口为导向的中国纺织品来说，很多下游厂家要求所用的表面活性剂不含烷基酚聚氧乙烯醚。

（2）乳化能力

乳化硅油时，表面活性剂需要具备有效的乳化能力，这里所谓的乳化能力包括二层含义。其一是乳化一定量的氨基硅油所需的表面活性剂的质量，也可以用乳化剂的质量与氨基硅油的质量的百分比来表示。相同条件下，所需表面活性剂的量越少，说明该表面活性剂对氨基硅油的乳化能力越强。其二是乳化后氨基硅油的稳定性，硅油乳液要求发蓝光，耐盐耐碱耐硬水，贮存时间长。

（3）泡沫性能

泡沫太多，在后续的整理工序中，会造成二个方面的问题。一是泡沫在布面或织物上，易造成整理不均的现象，手感不匀，也会影响之后加工的质量。 二是泡沫聚集，易造成硅油乳液的破乳，发生黏辊现象。所以，虽然不像某些程序如溢流染色或精练，对泡沫的要求非常严格，但硅油整理也要求硅乳的泡沫应尽量低，所以就要求所用的乳化剂起泡较低，消泡较快。

（4）润湿性能

织物或纤维的硅油柔软整理是湿加工工艺，要求织物在整理液中能被快速润湿和渗透，这就要求表面活性剂具有优良的润湿渗透性能。

（5）对织物手感、黄变和摩擦牢度等方面的影响

织物的手感是一个非常重要的指标，相同的硅油，用不同的乳化剂乳化，织物的手感也会不同，要求所用乳化剂能使织物呈现更好的手感。另一方面，印染加工对织物的黄变、摩擦牢度等指标关注较多，有机硅乳液中的乳化剂在整理织物时对结合在纤维内部的染料有一定的萃取作用，会导致织物表面染料浓度增加，引起颜色偏深和摩擦牢度下降，通常要求所用乳化剂对织物的黄变、摩擦牢度等方面影响要小。

除此之外，通常来说，对表面活性剂的要求还包括：没有刺激性气味，易处理等。当然，最后的也是非常重要的一点要求就是价格合适，性价比高。

ECOSURFTMEH 系列是一类特殊的烷基醇醚非离子表面活性剂，具有优越的环保性能，符合美国环保署（EPA）的表面活性剂环保设计（DfE）筛选标准，易于生物降解（OECD 301F 测试），且水生毒性极低（EC50＞10 mg/L）。 除此之外，该系列表面活性剂还具有熔点低、快速溶解、凝胶范围窄和气味极低等特点。 本文评价了该系列表面活性剂在氨基硅油乳化中的应用。

1 实验

1.1 实验材料和仪器

ECOSURFTMEH-3，ECOSURFTMEH-6，ECOSURFTMEH-9：陶氏化学(中国)有限公司；氨基硅油（氨值0.4，亲水亲油平衡值10.4）：浙江传化股份有限公司；其他化学试剂：试剂级，中药集团。 电子恒速搅拌机；数显恒温水浴锅；离心机；电子天平；VPM-1A 型轧车；PT-2A 销板拉幅机；Datacolor 测色仪SF300：美国Datacolor 公司。

1.2 实验方法

泡沫测定：用Ross-mile 方法测定，具体参见国标GB/T 7462—1994[1]。 在本实验中，表面活性剂的浓度是0.1%，使用非离子水而不是硬水配置表面活性剂水溶液。

润湿能力测定：用帆布沉降法，测定不同表面活性剂水溶液对标准帆布圈的润湿时间。 详细内容可以参考HG/T 2575—1994[2]。

硅油乳化：用反相法。将表面活性剂和氨基硅油混合，搅拌均匀，加入少许35%醋酸溶液并搅拌至均一状态。慢慢滴加水，并确保每次滴加前硅油乳液已充分混合均匀。在转相前后，尤其要注意控制水的滴加速度。整个过程持续约2 h。加水完毕后，加入少许助溶剂，得到有效含量为16.3%的硅油乳液。

氨基硅油乳液的耐盐稳定性测定：配置15 g/L元明粉、15 g/L 纯碱、0.1 g/L 活性橙的盐溶液 （模拟染厂受污染工作液），然后将有机硅乳液用盐溶液配置成50 g/L 的工作液，在50 ℃水浴振荡锅中测试，每隔0.5 h 观察1 次，无漂油现象为稳定性好，如果测试3 h 以上保持稳定，认定耐盐性合格。该方法模拟印染加工工艺中，上柔软整理前道工艺加工后没有水洗干净，带入高浓度盐对乳液稳定性的破坏性模拟实验。

织物整理手感评价：柔软剂用量为20～100 g/L；浸轧加工流程，常温浸轧（轧液率： 80%）→烘干或定型（160 ℃×60 s）；整理布样冷却后经多位有经验的手感评价专家从滑度、 弹性和柔软度等方面综合评价,将原布手感定为1 分，手感评定最好为5 分，最后取平均值来确定评价结果[3]。

黄变、色变评价：用浸轧法在增白布或容易变色的织物上进行柔软处理，用Datacolor 测色仪测试其与未处理样的白度和△L*、△a*、△b*、△E及GS 值。 其中：△L*为明度差；△a*为红绿色光差，正值表示偏红光；△b* 为黄蓝色光差，正值表示偏黄光；△E 为总色差；GS 为变色等级。

摩擦牢度测试： 具体参见国标GB/T3920—1997[4]。

2 实验结果与讨论

2.1 泡沫性能

根据Ross-mile 方法，ECOSURFTMEH-9 和其他对比表面活性剂的泡沫高度如图1 示。 选择的对比表活的类型涵盖了目前市场上大部分用于乳化氨基硅油的非离子表活类型，除了壬基酚类和普通线性脂肪醇聚氧乙烯醚类，还有仲醇类、异构十三醇类、Guebert 支链醇等类型的聚氧乙烯醚。

可以看出，首先，ECOSURFTMEH-9 的起始泡沫高度不到50 mm, 远低于对比表活；其次，5 min后，该表活的中止泡沫高度也很低，说明其泡沫破裂速度快。值得指出的是，ECOSURFTMEH 系列共有3 个牌号，除了ECOSURFTMEH-9，还有ECOSURFTMEH-6 和ECOSURFTMEH-3。 后两者的起始和中止泡沫高度比ECOSURFTMEH-9 的还要低。 所以，ECOSURFTMEH 具有优越的泡沫性能，即起泡低，泡沫破裂速度快。 从泡沫性能来说，ECOSURFTMEH 适用于配置硅油乳液。

图1 表面活性剂的泡沫高度

2.2 润湿性能

表1 列出了在硅油乳化中经常用到的表面活性剂以及ECOSURFTMEH 的润湿时间。 可以看出，ECOSURFTMEH 的润湿性能与其他表面活性剂具有可比性或优于其它表面活性剂。所以，从润湿性能方面来讲，ECOSURFTMEH 可以作为硅油的乳化剂使用。

表1 各表面活性剂在不同浓度下的润湿时间

2.3 乳化性能

用EH-3 和EH-9 组成不同的配方，乳化氨基硅油，观察乳液外观并测定其耐盐碱性能，结果见表2。 首先，固定乳化剂质量都为硅油质量的45%，调节EH-3 和EH-9 的组成，当二者的质量比为1.5～1.7 时，所得硅油乳液外观透亮，发蓝光，能达到耐盐碱性的要求。 固定EH-3 和EH-9 的质量比组成为1.5 和1.7，当降低二者的总质量为硅油质量的42%时，所得硅油乳液在外观和耐盐碱性方面都能达到要求。 与公司目前配方中所用的表活相比，在保证乳液外观和耐盐碱性分别达到要求的前提下，ECOSURFTMEH 的用量相对较少，可以用到硅油质量的42%，而对比表活的用量则为50%。

表2 ECOSURF TM EH对氨基硅油的乳化情况

2.4 应用评价

选用不同乳化剂来乳化同一氨基硅油，制备成阳离子氨基硅油乳液进行了系统的应用手感评价。织物的手感，按定义是唯一而真实地由手来评价的一个纯主观的感官评价法[5]，手感性能决定了织物的品质。用ECOSURFTMEH 乳化的硅油乳液整理织物后，评价其手感，在同等条件下，相对来说，经ECOSURFTMEH 乳化的硅油乳液整理后的织物呈现出更好的手感。 表3 中列出了各乳液在全棉机织布（棕色）上的手感特点。

表3 不同乳化剂制备成氨基硅油乳液应用手感对比

表4 与表5 列出了不同乳化剂对织物黄变及干湿摩擦牢度的影响。 数据表明，经ECOSURFTMEH 乳化的硅油乳液整理后的织物在黄变方面与对比样差不多，对织物的摩擦牢度影响较小，使整理织物的品质获得了很大的提高。

3 结论

表4 不同乳化剂制成的氨基硅油乳液对织物黄变的影响

ECOSURFTMEH 表活不含烷基酚聚醚； 起泡低，泡沫破裂迅速； 润湿性能优越；ECOSURFTMEH 对氨基硅油的乳化能力强，用较少的量即能得到透明、 稳定的硅油乳液。 作为乳化剂 时，ECOSURFTMEH 可以提升织物的手感，对织物的干湿摩擦牢度没有影响，对织物的黄变影响与对比表活相似。总的来说，ECOSURF TM EH 符合目前市场对乳化氨基硅油的表面活性剂的要求，适合作为氨基硅油的乳化剂使用，值得在市场上推广。

表5 不同乳化剂制成的氨基硅油乳液对织物摩擦牢度影响的对比

[1]GB/T 7462—1994《表面活性剂发泡力的测定》.

[2]HG/T 2575—1994《表面活性剂润湿力的测定（浸没法）》.

[3]陈达斌，冯继荣.织物整理用氨基硅微乳的制备[J].有机硅材料，2001，15（4）：27.

[4]GB/T 3920—1997《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》.

[5]栋梁.织物手感及其评价方法(五)[J]印染，1997，23（8）：29.