基本介紹
- 中文名：氨基矽油
- 外文名：amino silicone oil
- 概念：用於紡織品柔軟整理劑
- 特性：改善織物的彈性
- 選用：以柔軟手感為主
簡介,製取方法,套用,特性,選用,聚醚矽油,性能特點,結構,性能,發展歷史,第一代,第二代,第三代,
簡介
氨基矽油是專門用於紡織品柔軟整理劑的基本成份。它具有最佳的吸附性、相容性及易乳化性。使用混合器或均質機，氨基矽油容易被適當的表面活性劑乳化成穩定、透明的微乳液。它可以單獨使用，也可以與其它有機矽或有機柔軟劑組合成為特殊的柔軟整理劑，適用於各種紡織品的柔軟整理。氨基矽油的氨值在0.2~1.2之間，氨值越高，柔軟性和滑度越好，但是黃變會越大。
製取方法
由氰丙基甲基二氯矽烷(或烷氧基矽烷)、氯丙基甲基二氯矽烷(或烷氧基矽烷)與二乙胺反應而製得氨基烷基矽烷，再經水解後與環四矽氧烷共聚而製得。
套用
氨基矽油加入乳化劑後製成的乳液，常用作纖維織物處理劑，顯著地提高柔軟性、防皺性、彈性和抗撕裂強度。還用於器械、家具的拋光劑、紙張處理劑、塗層防凍劑及金屬的防鏽、防蝕劑。此外，氨基矽油還可以做髮油、髮蠟等美發用品的配合劑，使頭髮柔軟富有光澤。
特性
優良的柔軟、平滑、均勻的手感。
增強織物的撕裂強度和抗皺性能。
改善織物的彈性。
耐水洗和耐乾洗。
容易乳化，可製成穩定的微乳液。
復配性極佳，與絕大多數有機柔軟劑和其他紡織助劑相容。
選用
在一般情況下按常規要求，不同織物對氨基矽油的選擇是：
②純滌綸織物，以平滑手感為主，可選擇0.3氨值的氨基矽油；
④羊毛及其混紡物，要求柔軟、平滑、彈性綜合手感，色光變化小。可選擇0.6氨值和0.3氨值的氨基矽油復配產品，有的品種可復配平滑劑增加彈性和光澤；
⑥錦綸襪類，以平滑手感為主，選擇高彈性氨基矽油；
聚醚矽油
側鏈碳原子上連有聚氧乙烯基或聚氧丙烯基、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚基的矽油即為聚醚矽油，是為改善第一、二代有機矽柔軟劑使用過程中矽乳的抗剪下穩定性不理想、整理的織物吸濕性較差等而開發的產品。 它可由含氫矽油與不飽和聚醚在鉑觸媒催化下通過加成反應來製備，也可由環氧矽油與聚醚的開環反應、或者醇羥基改性矽油與雙官能團羧酸、聚醚的酯化反應來製取。 側鏈引入親水性聚醚基後，矽油的親水性增加，甚至由疏水性完全轉化為水溶性。所以聚醚改性矽油使用過程中不會出現破乳、漂油問題。其次，聚醚基的引入還使被整理纖維或織物的吸濕性、抗靜電性、易去污性增加，所以聚醚矽油在化妝品、洗髮用品中使用較多。但聚醚矽油自交聯成膜能力以及與纖維的結合能力均較弱。若製備過程在矽油主鏈上引入部分環氧基或保留部分環氧基，則可以解決這一問題。如結構為(Ⅰ)的矽油，性能上不僅有聚醚矽油的全部優點，而且整理的織物更柔軟，抗皺、耐洗，還有毛感強等特點。所以聚醚/環氧矽油是陽離子氨基矽柔軟劑開發成功之前用量最大、效果最好的一類活性有機矽柔軟劑。
性能特點
結構
從結構上看，聚有機矽氧烷具有下列特點：
(1)主鏈Si—O—Si鍵為無機結構，側鏈為有機基團，因而是一類典型的半無機、半有機高分子。
(2)主鏈上Si—O—Si鍵的鍵角(∠SiOSi)為130°～145°，Si—O鍵的鍵長為0.163nm～0.164nm，鍵能為367.8kJ/mol。和同族碳氧化合物相比(鍵角∠COC 108°，C—O鍵長0.142nm，鍵能357.4kJ/mol)，聚矽氧烷主鏈具有大鍵角，長鍵長，高鍵能的特點。
(3)側鏈C—Si—O的鍵角為160°，C—Si鍵長為0.188nm，因此側鏈甲基繞Si—O鍵旋轉所需的活化能低，只有8kJ/mol。
(4)聚矽氧烷主鏈Si—O鍵間偶極與偶極的相互作用、側鏈Si—CH3間的相互作用使聚有機矽氧烷分子只能甲基朝外、矽氧鍵向內以某種α螺旋結構存在。這種獨特的結構導致聚矽氧烷鏈與鏈之間的相互作用力小，摩爾體積大，表面張力低。
(5)側基為Si—H鍵、Si—OR或Si—OH基的聚矽氧烷均有反應性。
性能
聚有機矽氧烷分子具有下列特性：
(2)理想的生理與化學惰性、無毒害、不污染生態環境；
(3)玻璃化溫度低、耐高低溫性能好、粘溫流變性小；
另外，聚二甲基矽氧烷的部分甲基被其它有機基團如聚醚基、環氧基、醇羥基、巰基、羧基、磷酸酯基、氨基或氟烴基取代形成的改性矽油，除有上述通性外，還具有這些有機基團所賦予的附加性能。 所以，聚有機矽氧烷乳液用於織物的浸軋整理，不僅能有效隔離纖維，避免纖維與纖維直接接觸，而且能使纖維表面的摩擦係數降低，使纖維易於相對滑動表現出柔軟性。
聚有機矽氧烷乳液整理的織物具有如下優點：
(1)舒適的手感，理想的柔、滑、彈、挺性能；優良的抗皺性、懸垂性；
(3)織物的抗摩性、抗撕裂強度增加，可縫紉性增強；
(4)混紡/化纖織物有仿棉、仿麻、仿毛或仿絲綢效應；
(5)使棉、麻、毛、絲綢等織物的尺寸穩定，防縮性提高。
發展歷史
有機矽柔軟劑的發展歷史可追溯至20世紀40年代。早在1940年，人們就嘗試用二甲基二氯矽烷浸漬織物，以期獲得某種防水效果。但二甲基二氯矽烷使用過程中會釋放出對人體及織物有害的氯化氫氣體。1945年，人們又用甲基矽醇鈉的鹼性溶液浸漬織物，發現織物經弱酸處理，於110°C～120°C烘乾後有良好的防水效果，但是高鹼性浸漬液對織物有不良影響。因此，上述兩項技術均未被紡織工業所採用。 50年代左右含氫矽油出現後，Dow Corning公司的研究人員以含氫矽油乳液整理織物，獲得了好的防水效果。但含氫矽油在織物表面所形成的防水膜硬、脆、且易脫落。而加入甲基矽乳與含氫矽乳共混整理，則形成的防水膜柔軟、手感好。這是一項有實際意義的發現，由此引發了人們對有機矽作為織物柔軟劑的研究興趣。近50年來聚矽氧烷的發展，特別是反應性、功能性聚矽氧烷的出現，已使得有機矽柔軟劑異彩紛呈，廣泛用於纖維與織物柔軟整理、紡絲油劑、毛髮調理劑及家用洗滌劑的復配等多個方面。
第一代
甲基矽油乳液(簡稱甲基矽乳)和甲基矽油與含氫矽油的共混乳液可稱為第一代有機矽柔軟劑。 製備方法：甲基矽油(粘度範圍10～2×105cSt)、乳化劑和水用膠體磨研磨，直至形成白色穩定的乳液。 用法：一定含固量的甲基矽乳用水稀釋配成工作浴液，織物一浸一軋或二浸二軋，100°C烘乾，高溫定型數秒。 甲基矽乳用於織物整理，在一定程度上能改善織物的手感與柔軟平滑性，但甲基矽油與纖維之間只有物理吸附作用，矽油鏈間又不能交聯成膜，所以整理的織物不耐洗 。一般洗3~5次後織物的柔軟性就基本消失。另外，甲基矽乳的貯存穩定性與抗剪下穩定性不好，貯存與使用過程中容易出現破乳、漂油現象。若在甲基矽乳中配入含氫矽乳，可使成膜性得到改善。 1950年到1970年這20年期間，紡織工業所用的有機矽柔軟劑基本上都屬於此類。這類產品因性能不好已被完全淘汰。
第二代
羥基封端或主鏈中含矽羥基的聚二甲基矽氧烷乳液稱為羥基矽乳。 由於其主鏈末端或中間的矽羥基有反應性，受熱時能進行交聯，也能與纖維素上的醇羥基脫水形成醚，因此具有良好的成膜性和結合牢度。 製備方法有多種，但乳液聚合法是最主要的方法。1959年Dow Corning公司的Hyde等首次申請了乳液聚合法制羥基矽乳的專利，但用其作柔軟劑的套用報告則是Brooks在1972年發表的。乳液聚合法制羥基矽乳，所用的原料為D4(八甲基環四矽氧烷)、乳化劑和催化劑。製備時先將乳化劑溶於水中，再滴加入D4分散，然後用酸或鹼引發聚合。反應溫度70°C~90°C，反應時間8~10h。反應完成後中和以使酸、鹼催化劑失去作用。 根據所用乳化劑的不同，羥基矽乳可分為陰離子、陽離子、複合離子及非離子四種類型。
1.陰離子型羥基矽乳
2.陽離子羥基矽乳與複合離子型羥基矽乳 以D4作原料， 陽離子表面活性劑如十二烷基二甲基苄基氯化銨或十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基氯化銨作乳化劑，鹼金屬氫氧化物如KOH、NaOH作催化劑，經乳液聚合製得的羥基矽乳即陽離子羥基矽乳。 陽離子羥基矽乳相對分子質量較小，穩定性較差，與陰離子樹脂或助劑不能配伍使用，甚至工作浴液中少量的陰離子樹脂也會導致它發生破乳漂油，所以套用上受到限制。但陽離子羥基矽乳整理織物的手感較陰離子羥基矽乳好，而且整理的織物滑爽、挺括、有較高的抗水性。 在乳液聚合配方中加入非離子表面活性劑，可改善陽離子羥基矽乳的穩定性和耐硬水性，使製得的矽乳能與2D樹脂、氯化鎂、螢光增白劑VBL等同浴使用。這種以非離子、陽離子表面活性劑作複合乳化劑製得的矽乳稱為複合離子型矽乳，如D4 50g，新潔而滅 3g，OP-10 2g，KOH(濃度10%)4.8g和H2O 100g 在80°C~90°C聚合數小時製得的矽乳即屬此類[9]。2.2.3 非離子羥基矽乳 以非離子表面活性劑OP、TX、AEO、Span、Tween等作乳化劑，經乳液聚合製得的羥基矽乳即非離子羥基矽乳。與陰、陽離子羥基矽乳相比，該矽乳不帶電荷，因而使用過程穩定性更好、適應面廣，所以許多公司都在大力開發研究。例如瑞士汽巴嘉基公司研製生產的Ultratex FSA就是一種相對分子質量在20萬以上的非離子羥基矽乳。據介紹，該矽乳的pH值為5，貯存穩定性在-10°C~25°C為一年，耐硬水、電解質和稀酸，與一般的紡織助劑有較好的相容性，用於織物整理，既能提高抗皺性、柔軟平滑性，又不降低纖維強度和染色牢度，而且織物有洗可穿性。所以，在性能和套用方面比美國Dow Corning公司的陰離子羥基矽乳DC—1111又進了一步。
