新型含硅柔软剂JYF-8328的制备及应用

李雪梅，史建波，高 鑫

（1.山东巨业精细化工有限公司，山东济南 250000；2.山东利源海达环境工程有限公司，山东济南 250000）

柔软剂作为纺织品加工过程中最常用的一类助剂，主要作用是减小纤维间的摩擦系数，以获得柔软和润滑效果［1］。其中，有机硅类柔软剂由于独特的结构和性质备受青睐［1-3］。有机硅类柔软剂主链的聚硅氧烷结构为硅、氧交替连接的螺旋形长直链结构，具有易旋转和绕曲、分子间作用力小以及生理惰性，可以显著减小纤维间的摩擦系数，柔顺性能优异［4-5］。目前有机硅类柔软剂的改性、应用研究非常活跃。如小分子有机硅偶联剂与硅油经过平衡化将活性基团引入到聚硅氧烷的分子结构中，也有利用聚氨酯改性有机硅柔软剂的报道［6］。然而通过生物材料对有机硅类柔软剂进行改性却鲜有研究。

二聚酸分子中含有两个羧基和一个烃基，分支结构和碳原子构成的长碳链使其具有优越的非结晶性、高度柔软性和疏水性。本实验以二聚酸、N-甲基二乙醇胺及烯丙基聚氧乙烯醚反应得到带有叔胺基以及烯丙基的中间体Ⅰ，通过中间体Ⅰ与含氢硅油进行硅氢加成反应，利用季铵化试剂进行季铵化改性，得到二聚酸改性的聚硅氧烷（中间体Ⅱ），最后在非离子乳化剂的作用下，中间体Ⅱ分散于水中制得新型改性的含硅柔软剂。以制备的柔软剂对织物进行整理，考察织物的手感、亲水性和白度。

1 实验

1.1 材料及仪器

织物：纯白棉织物（14.6 tex×14.6 tex，272 根/10 cm×136根/10 cm）。

试剂：N-甲基二乙醇胺（工业级，湖北巨胜科技有限公司），烯丙基聚氧乙烯醚（工业级，江苏海安县国力化工有限公司），含氢硅油（工业级，东莞市鸿风硅胶科技有限公司），氯铂酸（上海久岳化工有限公司），二聚酸、非离子乳化剂、乙酸（工业级），沃森2018、3020（市售硅油）。

仪器：反应釜（山东安泽环保设备有限公司），干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司），高速离心机（湖南湘仪离心机仪器有限公司），电子天平（北京赛多利斯天平有限公司），白度仪（广东润湖仪器有限公司）。

1.2 含硅柔软剂JYF-8328的制备

中间体Ⅰ：将二聚酸和N-甲基二乙醇胺按一定比例加入反应釜中，通N210 min，以完全去除反应釜内的空气；将反应体系升温至115 ℃，恒温反应3 h；向反应釜内加入一定量烯丙基聚氧乙烯醚，115 ℃反应4 h。将反应产物稍冷，在100 ℃条件下真空脱除低沸物90 min，得到中间体Ⅰ。反应方程式如下：

中间体Ⅱ：将中间体Ⅰ和含氢硅油按质量比2∶1加入反应釜中，在搅拌条件下通入N210 min；加热升温至90 ℃，加入一定量氯铂酸的异丙醇溶液作为催化剂，90 ℃反应4 h；再加入季铵化试剂继续反应5 h。产物稍冷后于90 ℃真空脱除低沸物60 min，制得中间体Ⅱ。反应方程式如下：

含硅柔软剂JYF-8328：在50 ℃条件下向中间体Ⅱ中加入复合非离子乳化剂，搅拌30 min。随后加入去离子水调节乳液含固量，并用乙酸调节pH 为4.0～6.0，得到新型含硅柔软剂。

1.3 含硅柔软剂JYF-8328应用于织物整理

在40 ℃条件下将织物浸入JYF-8328 含硅柔软剂中处理6 min，二浸二轧，轧余率70%，102 ℃条件下烘干。

1.4 含硅柔软剂JYF-8328评测

产率：通过质量法计算中间体Ⅱ的产率。准确称取烧杯质量m1（精确至0.1 g），将中间体Ⅱ完全转移至烧杯中。向烧杯中加入质量为m2的阻聚剂，置于125 ℃烘箱中烘至相邻两次质量差小于0.1 g，冷却至室温后称重m3。

其中，m总为原料总质量。

离心稳定性：在10 mL 离心试管中加入8 mL 样品，放入离心机以3 000 r/min 离心60 min，记录管内样品的分层、结膜及试管壁上的现象。

耐热性：在150 mL 无色透明广口瓶中加入100 mL 样品，盖紧瓶盖，放入45 ℃恒温烘箱内，恒温4 h，观察瓶中样品是否有漂油、油花等现象。

耐碱性：称取3 g 样品置于100 mL 烧杯中，加入97 mL pH=11 的纯碱溶液，搅拌均匀后静置4 h，观察烧杯内的乳液稳定性。

耐电解质性：称取3 g 样品置于150 mL 烧杯中，加入2%的MgCl2·6H2O 溶液97 mL，搅拌均匀后静置24 h，观察烧杯内的乳液稳定性。

1.5 含硅柔软剂JYF-8328整理织物性能评测

手感：采用触摸法评级。选择5 位经验丰富的人员对整理织物的手感进行评价，结果分为1～5级。未整理的棉织物评定为1级，评级结果取5人评级平均值。

白度：通过白度仪测定。

亲水性：通过测定织物的毛效来判断。按经向方向取30 cm×2 cm的整理织物条，经向垂直悬挂，并使织物底端刚好与水面平齐。测定30 min 后水在织物条上上升的高度，高度越高，亲水性越好。

2 结果与讨论

2.1 硅氢加成反应条件优化

2.1.1 含氢硅油含氢量

中间体Ⅰ与含氢量0.3%、0.5%、0.7%、0.9%、1.1%的含氢硅油质量比为2∶1，催化剂氯铂酸的异丙醇溶液质量为中间体Ⅰ质量的2×10-5。通过实验可知，含氢量为0.3%的含氢硅油制备得到的中间体Ⅱ具有最佳的稳定性，这是由于含氢硅油的含氢量增加，中间体Ⅱ分子的交联度增大。随着含氢量的增加，得到的中间体Ⅱ样品逐渐趋向于固态。

2.1.2 氯铂酸催化剂用量

从表1可知，随着催化剂用量的增加，产率先升高后降低，乳液稳定性出现较明显的下降。这主要是由于当催化剂用量较低时，反应速率较慢，导致产率下降。当催化剂用量过高时，反应程度大，交联程度提升，产率下降。最佳的催化剂用量为2×10-5。

表1 催化剂用量对产物性能的影响

2.1.3 反应温度

氯铂酸的催化活性受反应温度的影响，当温度低于最佳催化活性温度时，随着反应温度的升高，催化剂活性升高，产率明显提升。但含氢硅油是热敏性化合物，当反应超过一定温度时，副反应增加，对产率影响较大。从表2可知，当反应温度低于90 ℃时，随着反应温度升高，催化剂催化活性升高，产率明显提升。当温度高于90 ℃时，产物颜色加深且产率明显下降。因此，最佳反应温度为90 ℃。

表2 反应温度对产物性能的影响

2.2 影响含硅柔软剂JYF-8328整理效果的因素

2.2.1 乳液固含量

从表3可知，随着固含量的增加，乳液均具有优秀的耐碱性和耐电解质性。但随着固含量的增加，乳液处理后织物的手感先提升后下降，这主要是由于乳液固含量对整理后织物表面的网状膜厚度有直接影响，而织物表面网状膜的厚度直接影响织物的手感。当膜的厚度为5～10 μm 时手感最佳［7］。而当固含量过高时，织物表面膜厚度增加，织物手感反而下降。综合考虑整理后织物的白度和亲水性，最佳乳液固含量为25%。

表3 乳液固含量对含硅柔软剂性能的影响

2.2.2 整理温度

整理温度对织物性能的影响见表4。

表4 整理温度对织物性能的影响

从表4中可以看出，随着整理温度的升高，整理后织物的手感和亲水性先上升后下降，白度下降。当整理温度为45 ℃时，整理后织物具有较优的手感和亲水性。综合考虑白度、亲水性和手感，最佳整理温度为45 ℃。

2.2.3 乳液类型

从表5可知，相较市售硅油，含硅柔软剂JYF-8328处理后织物白度有一定的优势，手感较好，但亲水性稍差。结果表明含硅柔软剂JYF-8328 是一种性能优秀的织物整理剂。

表5 不同类型乳液的性能比较

3 结论

（1）通过硅氢加成反应制备了中间体Ⅱ。在非离子乳化剂的作用下，将中间体Ⅱ分散于水中制得新型改性的含硅柔软剂JYF-8328。

（2）当含氢硅油含氢量为0.3%、催化剂用量为2×10-5、反应温度为90 ℃时，中间体Ⅱ具有最高的产率。

（3）用含硅柔软剂JYF-8328 整理棉织物时表现出优越的性能，整理后织物具有优秀的手感、白度和亲水性。