以尿素为架桥剂制备的柔软剂性能研究

余云义

（广州市延广化学工业有限公司，广东广州510800）

文章编号：1672-500X（2016）03-0005-04

以尿素为架桥剂制备的柔软剂性能研究

余云义

（广州市延广化学工业有限公司，广东广州510800）

采用硬脂酸分别与羟乙基乙二胺和二乙醇胺反应，先合成了一种脂肪酰胺和一种脂肪酸酯，再以尿素作为架桥剂，分别与脂肪酰胺和脂肪酸酯反应，合成了两种新型的柔软剂，探讨了其应用性能，并与目前市场上类似产品进行了比较。研究发现，相对于市场上类似产品（未经尿素交联），经尿素交联的柔软剂具有以下特点:（1）开稀后的软油（10%）黏度更低，泡沫更少；（2）用其处理的棉织物手感更好，黄变性更低，且成本更低，因此极大地提高了柔软剂的竞争力。

阳离子柔软剂；脂肪酸酯；脂肪酰胺；尿素

柔软剂是染整助剂中的一个大类，其主要功能是改善纺织品的手感和风格［1-2］。纺织品柔软剂按结构主要分为两大类:脂肪酸型（非硅）和有机硅型［3-6］。其中，脂肪酸型以阳离子型为主［7］，其外观有:乳液状、厚浆状、高浓软油精和蜡状软片软珠等。近年来，脂肪酸型柔软剂逐步发展成固体片状，简称软片。固体软片具有包装简单、体积小、运输便捷、使用方便，且在染色后整理过程中出现染疵时容易去除等特点，深受现代印染厂欢迎，因此其用量极大。

软片按结构不同又可分为脂肪酰胺类和脂肪酸酯类［8］，脂肪酰胺类柔软剂的手感比较蓬松柔软，主要以双烷基脂肪酰胺和双烷基咪唑啉结构为主；脂肪酸酯类柔软剂的手感比较软滑，黄变较低，主要以双烷基脂肪三乙醇胺和双烷基二乙醇胺结构为主，在纱线平滑整理中应用广泛［9-10］。

近年来，由于原材料价格上涨、劳动力成本攀升和环境保护压力增加等因素的影响，我国印染加工行业的利润空间大幅缩小，因而降低各环节成本已成为印染企业的研究重点。加之，人民币的持续贬值而导致硬脂酸等进口大宗原材料的价格不断上升，柔软剂的生产成本持续升高，因此开发价格低、性能好的柔软剂势在必行。笔者研究了以尿素作为架桥剂在柔软剂合成上的应用性能，并与当前市场上的代表产品相比较，探索低成本织物柔软剂生产的可行性。其基本反应方程式如下:

（1）脂肪酰胺类柔软剂的合成［11］

（2）脂肪酸酯类柔软剂的合成［11-12］

其中R为C18H37。

1　实验

1.1药品与仪器

药品:硬脂酸（东莞益海油脂有限公司）、尿素（山东瑞星化工集团公司）与亚磷酸（如皋玮成化工有限公司）均为工业原料，二乙醇胺（广州西陇化工有限公司）、乙酸（广州西陇化工有限公司）均为分析纯试剂。片状柔软剂样品A（脂肪酰胺）和片状柔软剂样品B（脂肪酸酯）为江苏某助剂公司的样品。

仪器:罗氏泡沫仪测定泡沫（上海庆拓仪器设备有限公司），NDJ-1A旋转黏度仪测定黏度（上海精科天美科学仪器设备有限公司），P-AO气压电动小轧车（佛山市精柯纺织印染设备有限公司）和R-3型定型机（佛山市顺德区精瑞实验设备有限公司），DSBD-1型白度仪（上海平轩科学仪器有限公司）。

1.2制备方法

1.2.1柔软剂DF-S4的合成

硬脂酸和羟乙基乙二胺按摩尔比1∶1～1∶2混合，加入少量亚磷酸，通入氮气，加热至160～170℃脱水反应4 h；加入一定量的尿素（羟乙基乙二胺摩尔数的一半），升温至180～190℃，继续反应4 h；冷却至90～120℃，加入一定量的冰乙酸，反应2 h后出料、切片，得到成品柔软剂DF-S4。

1.2.2柔软剂DF-S7的合成

硬脂酸和二乙醇胺按摩尔比1∶1～1∶2混合，加入少量亚磷酸，通入氮气，加热至160～170℃脱水反应4 h；加入一定量的尿素（二乙醇胺摩尔数的一半），升温至180～190℃，继续反应4 h；冷却至90～120℃，加入一定量的冰乙酸，反应2 h后出料、切片，得到成品柔软剂DF-S7。

1.3柔软剂的性能测定

将成品柔软剂在60～70℃的恒温水浴锅中，按10%的比例开稀成软油，测试其黏度和pH值。将上述已开稀好的软油配成30 g/L工作液，根据GB/T-7462-94标准采用ROSS法测试其起泡性。起始泡高和5 min泡沫高度均以三次平行测试数据的平均值来表示，三次测试数据之间的误差不超过5 mm。

1.4柔软整理

1.4.1.1浸渍法

半漂纯棉针织物（10 s罗纹）柔软整理配方: 10%软油5%～8%（owf）；整理工艺:浴比1∶10，45℃处理20 min，脱水，烘干，定型（150℃× 60 s）。测试整理后织物的白度、亲水性和手感。1.4.1.2浸轧法

半漂纯棉针织物（10 s罗纹）整理配方: 10%软油50～80 g/L；整理工艺:二浸二轧，烘干，定型（150℃×60 s）。测试织物的白度、亲水性和手感。

1.5整理效果评定

1.5.1手感

采用主观评价法［13］，即用手触摸的方法评定各样品的手感，可分别评定柔软、弹性、滑、爽、丰满等方面的手感，由五人分别进行评定排序，手感最差的评为1.0，手感最好的评为5.0，其余布样的手感通过参照法得出，再将每个人对每个样品评价的数值相加，即为该样品的手感分数，该值越高表示手感越好。

1.5.2黄变性

用白度仪测定整理前后织物的白度值，考察柔软剂对织物白度的影响。

1.5.3亲水性

根据AATCC 79：2000标准测试织物吸水性，具体测试方法如下:从一定的高度滴一滴水于织物表面，测试水滴镜面反射消失所需的时间，即润湿时间，用润湿时间长短来评价织物吸水性。

1.5.4成本核算

各原料成本分别以当前市场的价格为准，同时以大生产的成品回收率为标准计算收率，由所有原料成本除以收率，即为各柔软剂的相对成本。

2　结果与讨论

2.1基本特性

柔软剂DF-S4（脂肪酸胺）、DF-S7（脂肪酸酯）、样品A（脂肪酸胺）和样品B（脂肪酸酯）按10%的比例开稀成软油，其外观、黏度、pH值、起泡性数据如表1所示。由表1可知，本实验合成的柔软剂DF-S4的基本性质与样品A相似，但DF-S4软油的黏度比样品A的黏度低、泡沫少；柔软剂DF-S7的基本性质也与柔软剂B相似，DF-S7软油的黏度较样品B的黏度低、泡沫少。可见，无论是脂肪酰胺还是脂肪酸酯，在引入架桥剂尿素后，产品的黏度都可适当降低，泡沫减少，更方便工厂使用。

表1　10%软油的基本特性

2.2柔软性

用上述四种柔软剂分别用浸渍法和浸轧法对半漂纯棉针织布进行柔软整理，其手感数据如表2所示。

从表2可看出，经柔软剂DF-S4和样品A处理的棉织物，在浸渍或浸轧工艺中均表现出良好的柔软性，其手感明显优于柔软剂DF-S7和样品B的手感。而柔软剂DF-S4的手感又明显优于样品A，柔软剂DF-S7的手感也优于柔软剂B。由此可知，引入架桥剂尿素后，脂肪酰胺和脂肪酸酯的蓬松度都明显提高，这可能是因为尿素与脂肪酰胺或脂肪酸酯反应后，分子内的酰胺键数量增多，分子链增长，疏水链易于形成润滑层，从而提高织物的柔软蓬松性［14］。

表2　柔软整理后织物的手感

2.3黄变性

用上述四种柔软剂处理半漂纯棉针织布的白度数据如表3所示。从表3可看出，经柔软剂DF-S7和样品B处理的棉织物，在浸渍或浸轧法工艺中均表现出较低的黄变性，其白度明显高于柔软剂DF-S4和样品A。而柔软剂DF-S7的白度略高于样品B，柔软剂DF-S4的白度也略高于样品A，这是因为脂肪酰胺和脂肪酸酯在接入架桥剂尿素后，分子中的部分仲胺转化为叔胺，氨基的反应性减弱，不易形成发色团，因此，处理后织物的黄变也就降低［12］。

表3　柔软整理后织物的白度

2.4亲水性

用上述四种柔软剂处理半漂纯棉针织布的润湿时间如表4所示。从表4可看出，经柔软剂DF-S7和样品B处理的棉织物，在浸渍或浸轧法工艺中均表现出相对较好的亲水性，而经柔软剂DF-S4和样品A处理的棉织物基本不亲水，这可能与柔软剂的结构有关，柔软剂DF-S7为脂肪酸酯结构，DF-S4为脂肪酰胺结构，脂肪酸酯的水溶性和润湿性均比脂肪酰胺强［15］。

表4　柔软整理后织物的润湿时间s

2.5相对成本

根据各原料当前的市场价格，以大生产的成品回收率为标准计算收率，按照公式（1）计算上述四种柔软剂的相对成本如表5所示。

表5　柔软剂的相对成本元/kg

从表5可知，柔软剂DF-S4的相对成本较样品A的相对成本低0.50元左右，柔软剂DFS7的相对成本也比样品B的相对成本降低0.50元左右。而柔软剂DF-S4的手感明显优于样品A（见表2），柔软剂DF-S7的手感也优于样品B（见表2），可见，柔软剂分子中引入尿素作为架桥剂后，性价比更高，成品的竞争力提高。

3　结论

（1）以尿素作为架桥剂，分别与脂肪酰胺和脂肪酸酯反应，得到的两种新型的柔软剂，这两种新型柔软剂与目前市场上相对应的产品相比，10%的软油黏度低，泡沫也略降低。

（2）用合成的柔软剂处理棉织物的手感与市场上相对应的产品相比手感更好，黄变性更低，并且其相对成本更低，因此，性价比更好，产品的竞争力提高。

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THE PROPERTIES OF FABRIC SOFTENERS SYNTHESIZED BY USING UREA AS CROSS-LINKING AGENT

YU Yun-yi1
（Yanguang Chem.Ind.Co.，Ltm.，Guangzhou 510800，China）

A stearic acid ester and a stearic acid amide were synthesized by using urea as cross-linking agent.Their properties were studied and compared with those commercial products of similar structures without cross linking with urea.The results showed that the viscosity，foam and yellowing properties of the obtained softeners were lower than those of commercial products，and the hand feeling of cotton treated by the obtained softeners was better.It was found that the softeners synthesized by using urea as cross-linking agent had higher performance but lower cost，which made them more competitive than other commercial products.

cationic softener，urea，stearic acid ester，stearic acid amide

TS195.23

A

10.3969/j.issn.1672-500x.2016.03.002

2016-08-22

余云义（1980-），男，湖北大冶人，工程师，硕士，长期从事纺织染整助剂研究和开发工作。