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有机硅柔软剂轧辊吸附性能

腾信纺织知识大全2018-05-18 15:24:28

目前,印染工业中用量最大、性能最好的通用型柔软剂是氨基改性有机硅,其乳液被广泛用于棉、麻、毛、丝和化纤织物的柔软整理,整理的织物具有柔软、滑糯、丰满、回弹性好,耐洗、穿着舒适等优点,但在实际使用中也存在一定的不足。氨基有机硅柔软剂在加工过程中除了在纤维表面发生部分吸附外,也会在整理机械上发生吸附和沉积。这不仅降低了柔软剂的利用率,影响柔软整理效果,还会引起一些问题。例如,吸附和沉积的有机硅在轧辊或器壁表面形成硅垢,发生


粘辊现象,造成对织物的沾污;衣物洗涤和烘干设备的器壁吸附有机硅后,变得过于光滑而难以带动衣物运行,降低洗涤或烘干效率;染整废水中残留有机硅,对污水处理装置中过滤膜的吸附和沉积会严重影响污水处理效果[1-3]。因此大部分印染厂都只能以牺牲部分柔软手感为代价,在氨基有机硅柔软剂中复配一些非硅类柔软剂,以期望降低氨基有机硅柔软剂在轧辊上的吸附。


针对氨基有机硅柔软剂的粘辊现象,本试验从氨基有机硅柔软剂分子结构的角度分析了柔软剂分子在纯棉织物、胶辊壁上等不同基质表面的吸附能力。采用实验室模拟洗涤的方法,运用硅钼蓝分光光度法,比较不同结构的氨基有机硅柔软剂在纯棉织物、胶辊壁上等不同基质表面的吸附性能之间的关系。同时结合目前工厂氨基有机硅柔软剂的使用经验,在相容性很好的前提下,得出氨基有机硅柔软剂引起粘辊现象的可能原因,为工厂使用氨基有机硅柔软剂提供理论指导[4-6]。


1 试验


1.1 主要原料及仪器


(1)材料 裁剪下来的轧辊壁7.5cm×10cm,低硅含量的漂白纯棉织物(北京铜牛集团有限公司)。


(2)试剂 氨基改性有机硅柔软剂DC-949(美国道康宁公司),聚醚氨基改性有机硅柔软剂SLM(德国瓦克公司),氨基改性有机硅柔软剂TAS(美国迈图公司),氨基改性有机硅柔软剂SL-1688(北京中纺化工


股份有限公司)。


(3)仪器 Lambda900型紫外可见分光光度计(美国PerkinElmer公司),HB12P型水洗牢度测试机(东莞华骏检测仪器有限公司),WS-SD型白度计(上海鹏顺科学仪器有限公司),KQ-250DB型数控超声波清洗器(巩义市予华仪器有限责任公司),SX2型箱式电炉(南昌恒顺化验设备制造有限公司),BS2202型电子天平(Max2200,d=0.01g,厦门中村光学仪器厂)。


(4)分子结构式


氨基改性且侧链结构简单的DC-949硅油分子:


1.2 试验方法


选取在生产中常用的四种有机硅柔软剂,根据洗涤模拟条件将配制好的洗涤剂、纯棉织物和轧辊壁放入水洗牢度测试机的钢杯里进行模拟洗涤。


洗涤模拟条件:


洗涤剂用量/(g/L)     1.25


有机硅柔软剂用量/% 6



洗涤温度/℃ 60


洗涤时间/min 45


浴比 1∶10


1.3 四种有机硅柔软剂的应用性能


1.3.1 织物柔软整理


柔软整理处方 将有机硅柔软剂乳液稀释至质量分数为20%。


整理工艺 一浸一轧(浴比1∶20,轧余率70%~75%)→预烘(100℃,3~4min)→焙烘(150~170℃,3min)


1.3.2 织物性能测试


手感 用手触摸法评定整理织物的柔软性和滑爽感,最佳为5级,未整理织物为1级。


白度 参照GB/T8424.2—2001《纺织品色牢度试验相对白度的仪器评定方法》标准在白度计上测定。


2 结果与讨论


2.1 纯棉织物对有机硅柔软剂的吸附性能


用硅钼蓝分光光度法测试四种氨基有机硅柔软剂模拟洗涤后在纯棉织物上的吸附量,如图1所示。


图1 有机硅柔软剂在纯棉织物上的吸附量




由图1可知,氨基改性且支链结构比较复杂的有机硅柔软剂SL-1688在棉织物上的吸附量最大;其次为氨基改性而侧链结构比较简单的有机硅柔软剂DC-949;氨基改性、无侧链的有机硅柔软剂TAS和聚醚氨基双改性的有机硅柔软剂SLM的吸附量大致相当。


结合这四种有机硅柔软剂的结构可知,有机硅柔软剂结构中的氨基含量越高,极性越强,氨基官能团在硅油中的分布越均匀,乳液粒径越小,越有利于在纤维表面上的吸附,吸附量也就越高。聚醚改性的有机硅柔软剂由于分子极性小,又有好的水溶性,整体比氨基改性有机硅的吸附量低。有侧链且侧链结构较复杂的有机硅柔软剂SL-1688比侧链简单的DC-949和无侧链的TAS吸附量高,且含有极性基团的量越多,吸附量也就越高。


2.2 有机硅柔软剂对轧辊的吸附性能


四种氨基有机硅柔软剂模拟洗涤后在轧辊上的吸附量,如图2所示。



由图2可知,氨基改性、侧链结构复杂的有机硅柔软剂SL-1688在轧辊壁上的吸附量远大于其它几种有机硅柔软剂,与在棉织物上的吸附趋势一致。这是因为有机硅柔软剂SL-1688分子结构中含有两种氨基改性的链段,并且链段结构比较复杂,分子有较强的极性,在极性器壁表面的吸附量就较高。


2.3 有机硅柔软剂整理效果与结构的关系


采用四种有机硅柔软剂对棉织物进行柔软整理,整理效果见表1。


 


  由表1可见,有机硅柔软剂SL-1688在白度上与聚醚氨基改性柔软剂SLM较相近,比DC-949和TAS好。这是因为有机硅柔软剂SL-1688是由高位阻硅烷偶联剂合成,并且高位阻硅烷偶联剂上氨基的活泼氢被改性剂封闭,使其难以形成氧化发色基团,降低了有机硅柔软剂泛黄的可能性,整理织物白度好。而聚醚氨基改性柔软剂SLM氨基含量较少,所以氨基氧化的程度较小,难以形成氧化发色基团,整理织物白度较好。此外,有机硅柔软剂SL-1688是以线性硅油为主要原料聚合反应得到,氨基在聚硅氧烷侧链上均匀地接枝,使氨基分布比较均匀,并且有高位阻的惰性基团,得到比DC-949和TAS更好的柔软效果和滑爽感。


2.4 洗涤次数对轧辊吸附性能的影响


四种有机硅柔软剂洗涤1,3,5,10,20次后,其在轧辊壁表面的吸附性能见图3。


由图3可知,4种有机硅柔软剂在轧辊壁表面的吸附随着洗涤次数的增加呈不断增加的趋势。其中,洗涤10次后,氨基改性的DC-949吸附量明显高于其它类型的有机硅柔软剂,而SL-1688,TAS和SLM3种


有机硅柔软剂的吸附量相差不大,SL-1688的吸附量比TAS略高,聚醚氨基改性的SLM吸附量最低。洗涤20次以后,DC-949在轧辊壁上的吸附量增加较快,明显高于其它三种有机硅柔软剂的吸附量,TAS也增加较多,超过了SL-1688的吸附量,聚醚改性的SLM由于具有较好的水溶性仍然是吸附量最少的。


由以上分析得知,吸附量不仅与有机硅柔软剂的极性有关,还与分子结构中有无侧链及侧链的结构等因素有关。柔软剂分子极性强,侧链较短,分子线性较好,则易于在轧辊壁的表面吸附。柔软剂DC-949分子线性结构较好,分子极性也较强,侧链很短,所以其经过长时间的洗涤容易吸附在轧辊壁上;柔软剂TAS为氨基改性有机硅,其分子具有一定的极性,分子链中不存在侧基,分子结构线性非常好,容易在器壁表面按照一定的顺序吸附,吸附量相对较高;柔软剂SL-1688分子结构中含有两种氨基改性的链段,使分子有较强的极性,但是侧链较长且较复杂,分子线性不佳,增大了分子与器壁表面分子间的平均距离,使得范德华力大大减小,因而即使分子极性较强,多次洗涤后在器壁表面的吸附量也不大;聚醚氨基的SLM亲水性有机硅柔软剂在轧辊壁上的吸附量均比氨基改性的要小,一方面是由于分子极性小,另一方面是聚醚改性后亲水性提高,更容易溶解于水中,因此,SLM在轧辊壁表面的吸附相应减少。



综上所述,影响有机硅柔软剂在轧辊壁表面吸附性能的主要因素有:有机硅柔软剂分子的极性大小;分子结构中有无侧链,侧链的极性及其结构;分子是否有极性基团,以及有机硅柔软剂分子的亲水性。分子的极性越强、侧链较简单且有极性基团、分子线性较好、亲水性差,则在轧辊壁上的吸附量就越高。


3 结论


通过对四种有机硅柔软剂在纯棉织物和轧辊壁上的吸附性能的研究,结合有机硅柔软剂的结构分析可知,氨基改性有机硅柔软剂的吸附量比聚醚改性的柔软剂高,且结构中氨基含量越高,极性越强,分子线性好,亲水性差,氨基官能团在硅油中的分布越均匀,越有利于与棉纤维表面的羟基和羧基结合,吸附量也越高;同时经过长时间的洗涤,在轧辊上也容易发生大量的吸附,因此,容易产生粘辊现象。而结构相对比较复杂,侧链较多的柔软剂经过长时间的洗涤并不容易吸附在轧辊上,也就不容易发生粘辊现象。


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