嵌段硅油复配柔软剂在棉针织物上的整理应用

陆健华,徐成书,张 晶,吴亭亭

(西安工程大学 纺织科学与工程学院,陕西 西安 710048)

0 前言

随着社会的发展,消费者对织物的柔软舒适性要求逐渐提高,在满足织物柔软舒适的基础上,消费者还希望织物具有滑爽蓬松等不同的触觉效果[1]。这就对柔软剂提出了更高的要求。而如今市场上应用最广泛的一类柔软剂是有机硅柔软剂[2],其中嵌段硅油因具有良好的亲水性、耐酸、耐碱和自乳化性等性能[3],逐渐成为市场的主流。由于单组分硅油效果单一,只能使织物形成单一风格,甚至在某些方面有不足[4-6]。故本文利用硅油复配的协同效应,扬长避短,以达到仅靠单组份硅油所无法达到的柔软、滑爽、丰满蓬松等效果[7]。本文拟采用嵌段硅油G18与嵌段硅油G38、硅油108分别进行复配,并对棉针织物进行整理,通过比较织物手感、纤维表面平滑度、色光以及折皱回复角等性能得到最优的浓度复配比。

1 实验部分

1.1 材料与仪器

织物:纯棉针织物,市售。

试剂:嵌段硅油G18、嵌段硅油G38与硅油108(宁波润禾高新材料科技股份有限公司)。

仪器:X-Rite color i7型爱色丽电脑测色仪(美国爱色丽公司)、JA3003型电子天平(上海越平科学仪器有限公司)、LA-205型热定型机(上山纪子有限公司)、HD394A型实验室气动立式小轧车(南通宏大实验仪器有限公司)、YG541L型折皱回复测试仪(莱州市电子仪器有限公司)、101型热鼓风干燥箱(北京科伟永兴仪器有限公司)。

1.2 性能测试

1.2.1 手感测试

由5人组成一个小组,对整理后织物进行触摸,评级。采用主观评价方法,即采用“捏、摸、抓、看”的方法,评定织物的滑爽、软糯、丰满、弹性、挺括、身骨和活络等手感特征。为了更直观地进行比较,采用5级表示法,1级最差,5级最好[8]。

1.2.2 扫描电镜测试

取烘干后的柔软整理织物,用电导胶制成样本。在场发射扫描电镜上,对该纤维膜放大4000倍的形貌作分析,扫描电镜加速电压为5 kV。

1.2.3 红外光谱测试

采用红外光谱仪对样品进行红外分析,扫描范围设置为4000 cm-1～400 cm-1,扫描 100 次,频率为 5cm-1[9]。

1.2.4 色光测试

采用测色仪测试整理织物的色光,每个试样取四个点,取平均值。

1.2.5 折皱回复角测试

按照AATCC66《折皱回复角测试方法》对整理织物的折皱回复角进行测试,评价织物的弹性。

1.3 整理工艺

工艺条件:二浸二轧(轧余率 70%)→ 80℃预烘 5 min→ 160 ℃焙烘 2 min。

2 结果与讨论

2.1 复配物对棉针织物手感的影响

单组分硅油效果单一,只能使织物形成单一风格,甚至在某些方面有不足。硅油的复配,可以利用协同效应,扬长避短,优势互补,被整理织物达到柔软、光滑、饱满以及其他单组分柔软剂无法达到的效果。嵌段硅油G38为季铵化改性的多元共聚硅油,能赋予织物柔软滑爽的手感,而阳离子硅油108,同样能赋予织物滑爽的手感。嵌段硅油G18是一种特种有机硅三元共聚高浓乳液,与平滑型硅油复配能达到理想的效果。为了探究嵌段硅油两两复配效果是否比阳离子柔软剂与嵌段硅油复配效果更好,故使用嵌段硅油G18分别与阳离子硅油108、嵌段硅油G38进行复配,硅油总量为3%(owf),手感测试见表1。

表1 G18与108、G38复配整理棉织物的手感

由表1可知,G18与G38复配整理织物的手感优于G18与108复配整理织物。将G18与G38以0.3%∶2.7%(owf)复配时,整理织物手感达到最佳。由于G38中的氨基有较大的极性,可以与纤维上的羟基、羧基等基团产生分子间作用力,与纤维之产生了稳固的定向吸附和良好的取向度,进而生成了一层牢固的薄膜,减小了纤维之间的摩擦系数[10]。当G18与G38以0.3%∶2.7%(owf)复配时,整理后织物的柔软效果最好,手感最优。

2.2 电镜扫描分析

由手感测试可知,G38与G18以2.7%∶0.3%(owf)复配整理织物手感最好,于是使用复配柔软剂G38∶G18 2.7%∶0.3%(owf)和108∶G18 1.8%∶1.2%(owf)对棉纤维进行整理,并与未整理的棉纤维进行对比,通过电镜扫描测试观察纤维形态结构变化,结果如图1所示:

图1 棉纤维形态:(a)原布,(b)G38∶G18 2.7%∶0.3%(owf),(c)108∶G18 1.8%∶1.2%(owf)

如图1所示,未使用复配物整理的纤维表面有较多纹路,使用2.7% (owf)的G38与0.3% (owf)的G18复配整理的纤维表面较光滑,使用1.8%(owf)的108与1.2%(owf)的G18复配整理的纤维表面有较少纹路。这是由于G38中的氨基有较大的极性,可以与纤维上的羟基、羧基等基团产生分子间作用力,与纤维之产生了稳固的定向吸附和良好的取向度,进而在纤维表面生成了一层牢固的薄膜,故嵌段硅油两两复配的产物能较好地改善纤维的光滑度和平整度,有利于降低动摩擦系数和静摩擦系数,提高织物的平滑性。

2.3 复配物对棉织物色光的影响

由于G38与G18、108与G18以1.2%∶1.8%、0.9%∶2.1%、0.6%∶1.4%以及0.3%∶2.7%(owf)复配整理后织物手感较差,无法达到可服用的要求。因此在手感测试的基础上,对手感较好的整理后织物进行色光的测试,测试结果见表2。

表2 G18与108、G38复配整理后织物的色差

从表2 DE变化发现,随着G38和108用量增加,G18用量降低,G38与G18复配整理后织物的DE值逐渐上升,108与G18整理后织物DE值也呈逐渐上升趋势,但是G38和G18复配整理后织物色差极差较小,这可能是因为嵌段硅油两两复配与阳离子硅油和嵌段硅油复配相比,复配物更稳定。

2.4 复配物对棉织物折皱回复角的影响

在织物手感、色光测试的基础上,对手感和色光较好的整理后织物进行折皱回复角的测试,并与原布进行对比,测试结果见表3。

表3 G18与108、G38复配整理后织物的折皱回复角

由表3可知,复配整理后织物的折皱回复角大于原布的折皱回复角,这说明织物弹性提高。而G38∶G18以2.7%∶0.3%(owf)复配柔软剂整理后织物折皱回复角提高的幅度较大,说明G38%∶G18以2.7∶0.3%(owf)复配物更有利于提高棉针织物弹性和蓬松性。

2.5 傅里叶红外光谱分析(FT-IR)

图2出示了复配整理后织物与未经复配整理织物的FT-IR光谱。从图中G38∶G18以2.7%∶0.3%(owf)复配柔软剂整理后织物的红外吸收光谱曲线可以看出,3330cm-1～3270cm-1处吸收峰为-NH 的伸缩振动峰。2916cm-1、2894cm-1、2850cm-1处吸收峰为聚醚链段中-CH的变角吸收峰;1100cm-1处吸收峰为C-O-C的伸缩、弯曲振动峰,950cm-1、841cm-1处吸收峰为C-C的伸缩振动峰。1084cm-1与1029cm-1处吸收峰为Si-O的伸缩振动峰。1028cm-1处检测到季铵基团的特征峰,以上均说明G38∶G18以2.7%∶0.3%(owf)复配物在织物上存在。982cm-1处吸收峰为Si-OH的特征吸收峰,则说明108∶G18以1.8%∶1.2%(owf)复配物在织物上存在。

图2 复配柔软剂整理后织物与未经复配柔软剂整理织物的FT-IR光谱

3 结论

(1)嵌段硅油两两复配对棉针织物进行整理效果更好,可赋予织物优异的柔软性、蓬松性以及平滑性,综合比较分析,以嵌段硅油G38与G18以2.7%∶0.3%(owf)整理后织物手感最好,达到5级,折皱回复角由原来的173°提高到179°,与原布相比,色变仅有0.52,黄变程度较低。

(2)利用复配协同作用,开发新型柔软助剂,同时提高棉织物的多种性能,提高棉织物产品的附加值。