目前國內(nèi)外正在研究開發(fā)的改性有機(jī)硅柔軟劑新產(chǎn)品一般分為三類:反應(yīng)型,包括氨基、環(huán)氧基、羧基和丙烯酰氧基等改性;非反應(yīng)型,主要為單純的聚醚改性,也有以長鏈烴基、芳基及有機(jī)氟基團(tuán)改性的,由于不含活性功能性基團(tuán),在整理過程中不發(fā)生化學(xué)作用,但可通過物理吸附或形成氫鍵等方式達(dá)到特定的整理效果;混合型,主要為親水性有機(jī)硅柔軟劑,如聚醚-環(huán)氧基改性和聚醚-氨基改性,由于同時(shí)兼有兩種或以上的活性基團(tuán),對(duì)織物整理后可達(dá)到多種整理效果,避免了前面兩類改性有機(jī)硅柔軟劑整理風(fēng)格單一的缺點(diǎn),從而具有廣泛應(yīng)用的市場價(jià)值,成為人們競相研發(fā)的熱點(diǎn)。
目前在紡織上應(yīng)用較多仍然是單官能團(tuán)改性硅油,簡單介紹如下:
(1)環(huán)氧改性硅油
這類改性硅油的分子結(jié)構(gòu)中存在環(huán)氧基,由于其反應(yīng)活性高,能與纖維表面的羥基、氨基或羧基等反應(yīng),同時(shí)其本身可自交聯(lián)成膜,從而賦予纖維織物耐久的平滑性、柔軟性、回彈性及豐滿感等,并能明顯地提高織物的防皺性,且經(jīng)其整理的織物高溫不泛黃,呈現(xiàn)膨松柔軟手感,常用于白色或淺色織物的柔軟整理。它雖然具有較好的平滑性、白度和耐久性,但吸濕性差,因此,可對(duì)環(huán)氧基進(jìn)行改性,接枝上親水基團(tuán),如HNR1、
Na HSO3、RCOOH、—OH等,提高環(huán)氧基改性聚硅氧烷整理織物的親水性。
合成環(huán)氧改性聚硅氧烷按反應(yīng)類型主要有二種方法:
一是含氫硅油與端烯基環(huán)氧化合物等的硅氫化加成反應(yīng),此法簡便、直接,是制備環(huán)氧硅油最常用的方法,但在反應(yīng)時(shí)須控制反應(yīng)溫度和添加低級(jí)醇以防止反應(yīng)單體中的環(huán)氧基開環(huán)。采用低含氫硅油與烯丙基縮水甘油醚在鉑催化劑作用下進(jìn)行硅氫加成反應(yīng)制備環(huán)氧改性硅油。在氯鉑酸催化下,通過低含氫硅油與不飽和縮水甘油醚、烯丙基聚醚的硅氫加成反應(yīng),制得環(huán)氧改性水溶性硅油;在合成過程中采用甲苯作溶劑、正丙醇作封閉劑,可避免在中和反應(yīng)后發(fā)生交聯(lián),有利于保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性。二是八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)與含環(huán)氧基取代的環(huán)四硅氧烷或含環(huán)氧基的低聚硅氧烷等的聚合反應(yīng)。
(2)聚醚改性硅油
此類改性聚硅氧烷即在側(cè)鏈上引入水溶性的不飽和聚醚,可明顯改善聚硅氧烷疏水性的缺點(diǎn)。經(jīng)其整理后的織物具有良好的親水性、防沾污和抗靜電性,但柔軟性、耐洗性較差??刂凭勖汛蠓肿渔溨蠩O和PO含量的比例和位置,產(chǎn)品可以獲得不同的應(yīng)用性能。由于聚醚改性硅油水溶性好,能與其它整理劑有很好的配伍性,應(yīng)用時(shí)可與染色同浴。目前聚醚改性硅油的合成主要有兩種方法,一種是縮合法制Si-O-C型聚醚硅油,它是
由含羥基的聚醚或聚醚酯與含Si OR,Si H,Si NH2的聚硅氧烷在堿金屬或酸做催化劑的條件下通過縮合反應(yīng)制得,此反應(yīng)條件溫和,易發(fā)生,但制得的Si-O-C型聚醚硅油易水解,化學(xué)穩(wěn)定性較差,在中性水溶液中,也有變質(zhì)的趨勢;另一種是氫硅加成法制Si-C型聚醚硅油,主要是用含氫硅油與不飽和聚醚進(jìn)行硅氫加成反應(yīng),這類反應(yīng)是有機(jī)硅化學(xué)中應(yīng)用最廣,研究最多的反應(yīng)之一。
(3)氨基改性硅油
此類改性硅油是側(cè)鏈或端基帶有氨基的聚硅氧烷,氨基可為伯氨、仲氨、叔氨或銨鹽,也可為芳香族氨,由于氨基的極性,可以與纖維的羥基、羧基等相互作用,產(chǎn)生非常牢固的取向性和吸附性,因此極大限度地改善了聚硅氧烷在纖維上的定向排列,從而使織物手感超級(jí)柔軟、滑爽、豐滿,是有機(jī)硅柔軟劑中柔軟性能最好的一類整理劑,研究發(fā)現(xiàn)硅烷偶聯(lián)劑的加入還能提高柔軟劑的耐久性,經(jīng)處理的織物抗折皺回復(fù)性優(yōu)良。
經(jīng)氨基硅油整理,織物呈現(xiàn)出明顯的疏水性,在長期受熱或紫外線的影響下易泛黃,不宜用于淺色織物的柔軟整理。目前商品化的氨基硅油柔軟劑中,90%以上是N-β-氨乙基-γ-氨丙基改性聚硅氧烷,其泛黃現(xiàn)象嚴(yán)重,主要是仲胺基氧化物的協(xié)同效應(yīng)加速伯氨基的氧化反應(yīng),使織物泛黃。減少或抑制黃變的方法有降低氨值法、環(huán)氧化改性、酰化改性、季銨化改性和加入抗氧化劑等。另外,對(duì)于改善氨基硅油的親水性主要是利
用氨基與含有反應(yīng)性基團(tuán)(例如烯丙基、環(huán)氧基和異氰酸酯基等)的聚醚反應(yīng)從而引入親水性聚醚基團(tuán)。
合成氨基硅油主要為催化平衡法和硅氫加成法,D4在堿性條件下開環(huán)聚合與硅烷偶聯(lián)劑共聚改性制備,或通過含氫硅油與烯胺等的硅氫化反應(yīng)制備,另外也有利用環(huán)氧硅油與氨(胺)的開環(huán)反應(yīng)制備。