氨基硅油对棉织物酚黄变性能的影响

尚 柯，韩莉颖，张 鹏，陈天逸，曹 政

（浙江传化功能新材料有限公司，浙江杭州 310000）

白色或浅色织物在储存过程中经常会出现酚黄变的现象，在销售过程中，面料一旦出现泛黄，其档次和销售价格都会大打折扣。引起织物酚黄变的主要原因是包装材料聚乙烯，在聚乙烯的生产加工过程中，一般都会添加含有空间位阻的酚类抗氧化剂，其中BHT（2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚）由于价格便宜而被广泛使用。

BHT 由于在聚乙烯中的溶解度很小，在储存过程中会转移至织物或服装面料上，并与含氮的氧化物发生复杂的化学反应形成DTNP。DTNP 是2,6-二叔丁基对硝基苯酚，当pH 小于7 时，DTNP 无色，在室温状态下极易升华而转移；当pH 大于7 时，DTNP 是黄色的酚盐；当pH 为7 时，两者各1/2。BHT 酚黄变的机理［1］如下：

近年来，很多面料采购商将面料的酚黄变指标纳入验货合同，因此越来越多的印染厂开始重视印染工艺中影响酚黄变的因素，其中柔软剂的酚黄变性能倍受关注。目前行业普遍认为柔软剂的结构、氨值以及布面pH 对酚黄变的影响比较大，而对于硅油乳液体系中的其他影响因素，例如乳化剂、溶剂以及其他添加剂的研究较少［2-5］。本实验从氨基硅油的氨值、pH、乳化剂、乳化比例、有机溶剂、填充剂等方面分析可能影响酚黄变的因素，从而探索改善柔软剂酚黄变的方法。

1 实验

1.1 材料

未上柔纯棉双面针织漂白布（32 支，266 g/m2，白度73.5），柔软剂A（氨基硅油A，氨值0.10～0.15，黏度50 000～100 000 mPa·s）、柔软剂B（氨基硅油B，氨值0.23～0.28，黏度900～1 500 mPa·s）、柔软剂C（氨基硅油C，氨值0.38～0.43，黏度500～900 mPa·s）、柔软剂D（氨基硅油D，氨值0.55～0.60，黏度800～1 600 mPa·s）、抗酚黄变剂TF-623（传化智联股份有限公司），乳化剂AEO3、AEO6、AEO9（杭州电化集团助剂化工有限公司），乳化剂TO5、TO8［巴斯夫（中国）有限公司］，甘油、山梨醇、二乙醇胺、异丙醇、丁醚、交联剂RF-162（上海如发化工科技有限公司），冰醋酸（工业级），抗酚黄变试纸，PVA 塑料板。

1.2 仪器

SHA-CA 水浴恒温振荡器（常州易晨仪器制造有限公司），VM-1A-600 轧车、PT-1A 定形机（日本迁井公司），烘箱，pH 计（上海雷磁仪器厂），X-RITE 计算机测色仪（美国爱色丽公司），电子天平［梅特勒-托利多国际贸易（上海）有限公司］。

1.3 实验方法

1.3.1 原油乳化

将原油与乳化剂混合并搅拌均匀；把称量好的冰醋酸2%（对原油质量）加入水中制成酸性溶液。将酸性溶液分5 次加入原油中，搅拌均匀，形成带泡的均匀液体，静置消泡，用200 目滤袋过滤，得到透明的微乳液。

1.3.2 柔软整理

配制工作液→浸轧（压力3 kg，轧余率70%～80%）→定形（160 ℃，60 s）→回潮→测试。

1.4 测试

1.4.1 酚黄变性能［6］

参考ISO 105-X18:2007［2］进行测试。将被测试样与测试纸分别用含有苯酚的标准测试纸包裹，然后分别夹在玻璃片中间，用3层不含BHT 的聚乙烯薄膜包好，并用胶带密封以形成组合试样，加重5 kg，50 ℃烘16 h，控制布的颜色变化达到3 级以内为测试正常，再用沾色灰卡对测试样进行评级。

1.4.2 手感

采用5 分制综合评价，由经验丰富的5 人小组评价，结果取平均值，5 分最好，1 分最差。因为本实验研究的是棉针织布的酚黄变，棉针织布的主要用途是T恤和婴幼儿服饰，手感要求以柔软为主，不需要太滑，所以手感评价结果基本是针对软度打分。

1.4.3 稳定性

离心稳定性：以3 000 r/m 离心30 min，观察乳液是否分层。

存放稳定性：在50 ℃条件下静置24 h，观察乳液有无变化。

1.4.4 布面pH

参考GB/T 7573—2009《纺织品 水萃取液pH 值的测定》进行测试。

2 结果与讨论

2.1 氨值

目前市场占有率较大的柔软剂都带有氨基，由于含有的氨基数量、位置及类型不同，柔软剂表现为不同的氨值。本实验选择不同氨值的氨基硅油原油，统一用非离子乳化剂TO5（用量30 g/L），按油乳比例10∶5 进行乳化，得到有效油质量分数为14%的4 个柔软剂，同用量对比酚黄变。

由表1 可以看出，氨值与酚黄变关系密切，高氨值硅油酚黄变会明显比低氨值硅油差一些，手感相对柔软一些。

表1 氨值对棉织物酚黄变性能的影响

2.2 乳化剂类型

乳化剂是氨基硅油乳化中最常用的助剂，一般常用非离子表面活性剂。本实验选用脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂和异构醇聚氧乙烯醚类乳化剂进行对比，在相同条件下（油乳比例10∶5，有效油质量分数14%）乳化氨基硅油D，同用量（30 g/L）对比酚黄变，结果如表2所示。

表2 乳化剂对棉织物酚黄变性能的影响

由表2 可知，乳化剂对硅油的酚黄变有一定影响，AEO3 乳化的硅油虽然酚黄变小但是乳化效果不理想，硅油的稳定性较差；TO5 和TO8 乳化的硅油虽然手感较柔软，但是酚黄变明显较差。从乳化剂的HLB 值及乳化剂的结构来分析，脂肪醇聚氧乙烯醚的链段越长，与柔软剂D 形成的乳液粒径越大，越不容易进入纤维内部，织物表面的助色基团富集，从而使织物容易显色变黄。异构醇聚氧乙烯醚TO5、TO8与柔软剂D 形成的乳液粒径较大，因为空间位阻作用主要吸附在纤维的表面，织物表面的助色基团氨基较多，极容易造成酚黄变。

2.3 乳化比例

本实验选择AEO6 作为乳化剂，在相同条件（同一乳化剂同一原油，有效油质量分数14%）下按不同乳化比例乳化氨基硅油D，结果如表3所示。

表3 乳化比例对棉织物酚黄变性能的影响

由表3 可以看出，乳化比例对硅油的酚黄变有一定影响，乳化比例较低时硅油乳液稳定性不好，乳化比例较高时硅油的溶解性更好，硅油在织物表面吸附得更多，因而酚黄变会变差，当达到一定乳化比例后，硅油在织物表面吸附饱和，再增加乳化剂用量，酚黄变也不会再变差，而过量的乳化剂还会影响织物的手感。结合手感软度、酚黄变、稳定性等综合考虑，乳化比例选择10∶3～10∶4。

2.4 有机溶剂

有机溶剂相当于助乳化剂，可以提升硅油原油的溶解性，减小硅油乳液的粒径，在各类硅油中都有可能添加。本实验在相同条件（固定乳化剂AEO6，氨基硅油D，油乳比例10∶3）下，对比有无溶剂对酚黄变的影响，结果如表4所示。

表4 有机溶剂对棉织物酚黄变性能的影响

由表4 可以看出，加入有机溶剂虽然可以减小乳液粒径，使产品外观更通透，能够在一定程度上改善产品的手感，但是对酚黄变有一定影响，一定量的丁醚或者异丙醇均会增加酚黄变。

2.5 交联剂

交联剂RF-162 是乙二醇二缩水甘油醚（结构式如下），含有2 个环氧基团，能够与氨基反应，氨基硅油（结构式如下）中既有伯氨基又有仲氨基，交联剂通过架桥作用将大量硅油连接起来形成网状结构，不仅能降低氨基的活性，从而降低柔软整理后织物的热黄变，而且因提高硅油在棉织物上的吸附率，使得整理后织物的手感有所提升。

氨基硅油

乙二醇二缩水甘油醚

本实验在相同条件（固定乳化剂AEO6，氨基硅油D，油乳比例10∶3，有效油质量分数14%）下，对比有无交联剂对酚黄变的影响，结果如表5所示。

表5 交联剂对棉织物酚黄变性能的影响

由表5 可以看出，加入交联剂后，大量硅油形成网状结构，与织物结合的硅油量增加，在织物表面铺展更均匀，有效利用率提高，可以提升棉织物的手感，但是酚黄变略微变差；加入交联剂的量达到一定数值后，酚黄变和手感都不再变化，这可能是因为硅油的所有氨基都与交联剂的环氧基团发生了反应，不再有多余的有活性的氨基。

2.6 填充剂

某些情况下为了达到某些特殊的手感要求或者降低成本，会在硅油乳液体系中加入一些填充剂。本实验在相同条件（固定乳化剂AEO6，氨基硅油D，油乳比例10∶3）下，对比有无填充剂对酚黄变的影响，结果如表6 所示。从表6 可以看出，填充剂甘油（结构式如下）对棉织物酚黄变和手感有一定影响，添加的甘油越多，酚黄变和手感越差。一定量的山梨醇（结构式如下）可以提升棉织物的软度，但是会降低酚黄变。二乙醇胺（结构式如下）对棉织物的手感和酚黄变影响最大，这是因为二乙醇胺含有氨基，会使硅油乳液的氨值增加，吸附到织物表面的氮含量更高，会与BHT 形成更多的DTNP，同时加入二乙醇胺造成硅油乳液的pH 升高，使得DTNP 更容易变黄。

2.7 抗酚黄变剂

为了改善硅油的抗酚黄变效果，可以尝试在硅油乳液中添加抗酚黄变剂TF-623。本实验在相同条件（固定乳化剂AEO6，氨基硅油D，油乳比例10∶3）下，对比有无抗酚黄变剂对酚黄变的影响，结果如表7所示。

表7 抗酚黄变剂对棉织物酚黄变性能的影响

由表7 可以看出，加入适量抗酚黄变剂可以显著提升棉织物的抗酚黄变性能，但是手感明显下降且硅油乳液稳定性变差。根据机理分析，抗酚黄变剂属于大分子酸类，吸附到布面后，在高温定形过程中部分留在布面，达到抑制DTNP 变色的作用。另外，这种大分子酸可以与部分氨基反应使得助色基团变少［7］。但是抗酚黄变剂的加入会抑制阳离子柔软剂对布面的吸附效率，从而使得手感变差。

2.8 柔软剂pH

柔软剂pH 对棉织物酚黄变性能的影响见表8。

表8 柔软剂pH 对棉织物酚黄变性能的影响

经研究［2，4］发现，纺织品的pH 对酚黄变影响较大，pH 低的织物酚黄变明显小于pH 高的织物。由表8 可以看出，同一柔软剂仅因乳液pH 不同，酚黄变差异很大，pH 越低酚黄变越好，手感越好，结合产品稳定性（pH 太高或太低乳液稳定性都会有所下降）及国家纺织品安全技术规范［8］对pH 的要求，乳液pH 控制在4～6比较合适。

3 结论

柔软剂酚黄变受多种因素影响，可以从以下角度考虑进行改善：（1）结合手感和酚黄变，尽量选择氨值较低的柔软剂；（2）从乳化剂和乳化比例考虑，筛选合适的乳化剂和乳化比例；（3）尽量少引入添加剂（如异丙醇、丁醚、交联剂、甘油、山梨醇、二乙醇胺等）；（4）乳液pH 尽量控制在4～6；（5）可适当加入少量抗酚黄变剂来提升酚黄变效果。