【集萃網(wǎng)觀察】有機(jī)硅具有潤(rùn)滑、柔軟、疏水、易成膜和耐熱等性能，原料成本低，產(chǎn)品無(wú)毒、無(wú)環(huán)境污染，已大量應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)中。在紡織行業(yè)，有機(jī)硅已經(jīng)廣泛應(yīng)用于織物后整理，如柔軟、潤(rùn)滑、拒水、上漿、涂層和防霉等，已成為工業(yè)中的一類重要助劑。
以乳液形式存在的有機(jī)硅樹(shù)脂可以直接應(yīng)用于織物后整理，具有方便、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等特點(diǎn)。但在使用過(guò)程中常常會(huì)出現(xiàn)破乳漂油現(xiàn)象，影響整理效果。因此，制備出的有機(jī)硅乳液具有良好的穩(wěn)定性是應(yīng)用的必要條件。[3-5]1947年，由美國(guó)道康寧公司開(kāi)發(fā)的具有拒水拒油、防污性能的染整助劑的有效成分即為含氫有機(jī)硅聚合物。20世紀(jì)80年代以來(lái)，美國(guó)、日本、德國(guó)等報(bào)道的氨基改性氟代硅油整理劑可賦予織物高度耐久的防水性。[3]這些整理劑均是先制備出有機(jī)硅有效成分，再配制成印染工作液使用。
乳液聚合簡(jiǎn)化了有機(jī)硅印染助劑的制備工藝，合成的乳液可直接用于織物整理，降低了生產(chǎn)成本。[6]本實(shí)驗(yàn)由乳液聚合法直接制備有機(jī)硅樹(shù)脂乳液，研究聚合反應(yīng)工藝條件對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響，并最終將有機(jī)硅樹(shù)脂乳液應(yīng)用于織物整理。
1實(shí)驗(yàn)
1.1材料和儀器
材料:有機(jī)硅單體[由甲基三乙氧基硅烷（工業(yè)級(jí)）和羥基硅油（工業(yè)級(jí)）按照20∶80的質(zhì)量比配制而成，深圳泰科科技有限公司]。十二烷基硫酸鈉（上海試劑總廠）、Span-20[中國(guó)醫(yī)藥（集團(tuán)）上海化學(xué)試劑公司]為化學(xué)純，氫氧化鈉（上海試劑總廠）、冰醋酸（天津市化學(xué)試劑一廠）為分析純。
織物:經(jīng)練漂的常規(guī)滌棉和滌綸織物。
儀器:P-AO型立式軋車、MiniTenter型連續(xù)式定型烘干機(jī)（臺(tái)灣瑞比染色試機(jī)有限公司）；YG026A型電子織物強(qiáng)力機(jī)（常州市第二紡織機(jī)械廠）；ZBD型白度儀（北京康光儀器有限公司）；YB813型織物沾水度測(cè)定儀（溫州大隆紡織儀器有限公司）。
1.2有機(jī)硅乳液的制備
以硅烷偶聯(lián)劑和羥基硅油為原料，利用堿催化陰離子聚合直接制備有機(jī)硅乳液。通過(guò)滴加有機(jī)硅單體控制反應(yīng)速度和乳膠粒粒度，反應(yīng)主要為均相成核，聚合（增長(zhǎng)）反應(yīng)在膠束表面進(jìn)行。
在250mL四口圓底燒瓶中依次加入2種乳化劑Span-20和十二烷基硫酸鈉（10%~40%，2種乳化劑用量不同）、氫氧化鈉（4%~10%）和去離子水100g，加熱升溫至70℃后緩慢滴加一定量的有機(jī)硅單體5~8g，加完后繼續(xù)攪拌反應(yīng)至設(shè)定時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后，快速冷卻反應(yīng)液，加入2mL醋酸，調(diào)節(jié)反應(yīng)液的pH為6~7，出料得所需乳液。
1.3整理工藝
浸軋（兩浸兩軋，軋余率80%）→烘干（80℃，3min）→焙烘（170℃，3min）
1.4性能測(cè)試
1.4.1拒水效果
拒水效果按照GB4745-84《紡織織物表面抗?jié)裥詼y(cè)定方法》在淋水儀上進(jìn)行測(cè)試。拒水性能共分為6級(jí)，分別為100分、90分、80分、60分、50分和0分。其中，100分:表面無(wú)粘著水珠或被潤(rùn)濕現(xiàn)象；90分:表面輕度無(wú)規(guī)則粘著水珠或被潤(rùn)濕現(xiàn)象；80分:表面在噴著點(diǎn)處被潤(rùn)濕；70分:整個(gè)表面受到部分潤(rùn)濕；50分:整個(gè)表面受到全部潤(rùn)濕；0分:正反面均全部潤(rùn)濕。
1.4。2折皺回復(fù)角
折皺回復(fù)角采用自制板式量角器測(cè)量，在經(jīng)過(guò)整理的織物上取T型經(jīng)緯各3塊試樣，并標(biāo)明經(jīng)緯向。將試樣平整地夾在試樣板上，然后將試樣折疊，以1kg重錘壓5min，釋去壓重15s后，以自制量角器讀取急彈回復(fù)角，待5min后再讀取緩彈回復(fù)角。急彈回復(fù)角為經(jīng)向急彈回復(fù)角的平均值和緯向急彈回復(fù)角的平均值之和，緩彈回復(fù)角為經(jīng)向緩彈回復(fù)角的平均值和緯向緩彈回復(fù)角的平均值之和。
1.4.3強(qiáng)力
強(qiáng)力在織物強(qiáng)力儀上測(cè)量，布樣25cm×5cm，測(cè)試試樣夾持間距為10cm。
2結(jié)果與討論
2.1有機(jī)硅乳液制備正交實(shí)驗(yàn)
影響有機(jī)硅乳液穩(wěn)定性的因素順序?yàn)?催化劑用量（對(duì)單體質(zhì)量）>乳化劑質(zhì)量比>有機(jī)硅單體用量>反應(yīng)時(shí)間>乳化劑用量（對(duì)單體質(zhì)量）。（1）催化劑用量過(guò)低，則單體的轉(zhuǎn)化率就低，催化劑用量增大，初期形成的反應(yīng)活性中心數(shù)目增多，轉(zhuǎn)化率增加。但用量增大到一定程度后，反而使乳液體系的穩(wěn)定性降低，原因是過(guò)量的催化劑導(dǎo)致離子型活性中心形成，起到了電解質(zhì)的作用，催化劑用量選4%較適宜；（2）隨乳化劑用量的增大，乳液的穩(wěn)定性提高，但到一定程度后，乳液的穩(wěn)定性稍呈下降趨勢(shì)。這是因?yàn)槿榛瘎┯昧坎煌�，所形成的膠束濃度也不同。按照Harbin的經(jīng)典理論，所生成的膠粒都有一個(gè)粒徑分布。一般來(lái)說(shuō)，乳化劑用量越大，體系中膠束濃度就越大，形成的膠束、膠粒也越多，粒徑分布越寬，越易生成小粒徑的膠粒。乳化劑用量越少，體系中乳化劑膠束濃度就越低，成核期越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)化率越低，粒徑也越大，粒徑分布也越寬。如果乳化劑用量不足（乳化劑濃度過(guò)低），乳液穩(wěn)定性就差，甚至產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象。綜合考慮，乳化劑用量選20%；（3）乳化劑質(zhì)量比對(duì)乳液穩(wěn)定性的影響也很大。一般認(rèn)為，被乳化物質(zhì)的HLB值與乳化劑的HLB值相接近時(shí)，兩者的親和力大，形成的乳液穩(wěn)定。當(dāng)m（Span-20）∶m（十二烷基硫酸鈉）為3∶4時(shí)，可以獲得較好的乳化效果；（4）有機(jī)硅單體越少，制備的乳液穩(wěn)定性越好。這是由于有機(jī)硅單體用量增加時(shí)，最終生成的有機(jī)硅聚合物增多，從而產(chǎn)生被乳化組分沉降析出的現(xiàn)象。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，有機(jī)硅單體用量選50g/L較適宜；（5）反應(yīng)時(shí)間為7h時(shí)得到的乳液穩(wěn)定性較好。
2.2整理效果
將制得的有機(jī)硅乳液應(yīng)用于滌棉和滌綸織物的整理，織物經(jīng)整理后產(chǎn)生拒水效果。由于硅樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中含有反應(yīng)性基團(tuán)（—OCH2CH3），經(jīng)過(guò)高溫烘焙，整理劑能夠與纖維的活性基團(tuán)（如—OH）反應(yīng)，在織物上形成一層疏水性的薄膜，從而具有一定的拒水性能。整理前后織物白度基本不變，折皺回復(fù)角減小。原因是整理過(guò)程中有機(jī)硅整理劑在織物表面通過(guò)分子間及與纖維分子間相互交聯(lián)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使織物從形變中回復(fù)的能力降低。其中，滌綸織物整理后折皺回復(fù)角減小得更多。
滌棉和滌綸織物整理后拒水效果相當(dāng)，白度變化也類似。但滌棉織物整理后強(qiáng)力損失更多。
3結(jié)論
3.1陰離子催化乳液聚合有機(jī)硅樹(shù)脂時(shí)，用Span-20/十二烷基硫酸鈉作為復(fù)配乳化劑，可以制備穩(wěn)定性能良好的有機(jī)硅樹(shù)脂乳液。
3.2當(dāng)催化劑用量為4%、乳化劑[m（Span-20）∶m（十二烷基硫酸鈉）為3∶4]用量為20%、有機(jī)硅單體為50g/L、反應(yīng)時(shí)間為7h時(shí)，制得的乳液穩(wěn)定性最好。
3.3制得的有機(jī)硅樹(shù)脂乳液可直接用于滌棉和滌綸織物的整理，且整理后織物的拒水性能得到改善，但折皺回復(fù)角、白度和強(qiáng)力有所下降。
來(lái)源：印染世界商情網(wǎng)
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