田　斌,汪南方,翦育林,陳建軍

(1. 湖南工程學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，生態(tài)紡織材料及染整新技術(shù)湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湘潭 411104;2. 益陽龍?jiān)醇徔椨邢薰?，益?413002)

?

有機(jī)硅柔軟劑應(yīng)用于高檔棉毛巾的蓬松柔軟的研究

田斌1,汪南方1,翦育林1,陳建軍2

(1. 湖南工程學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，生態(tài)紡織材料及染整新技術(shù)湖南省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湘潭 411104;2. 益陽龍?jiān)醇徔椨邢薰荆骊?413002)

研究了汕頭創(chuàng)新德美化工有限公司提供的九種有機(jī)硅柔軟劑在棉毛巾蓬松柔軟整理中的應(yīng)用.試驗(yàn)先利用親水性和手感從九種柔軟劑中篩選出四種合適棉毛巾的柔軟劑，然后對這四種柔軟劑進(jìn)行了較全面的物理性能研究，結(jié)合整理前后織物的手感、親水性、強(qiáng)力、熱定型黃變以及酚黃變情況，最終得到性能最優(yōu)的柔軟劑8128，其物理性能穩(wěn)定，毛巾的手感蓬松柔軟，使用成本低，可以取代工廠現(xiàn)行的柔軟劑6086.

柔軟劑，棉毛巾，穩(wěn)定性，蓬松柔軟

0　前　言

親水性與蓬松柔軟性是棉毛巾具有的兩大產(chǎn)品特性[1-3].在棉毛巾的生產(chǎn)加工過程中，由于前處理中的精練使天然纖維中的油脂蠟質(zhì)等被去除，因此親水性得到大大提升，但也導(dǎo)致了織物手感粗糙、僵硬.為了達(dá)到消費(fèi)者的需求，所以需要對棉毛巾進(jìn)行松軟整理.在實(shí)際生產(chǎn)過程中，工廠一般采用有機(jī)硅柔軟劑對其進(jìn)行加工，這是由于硅氧鍵的鍵角在外力作用下可以伸縮，使得織物的表面形成了有機(jī)硅連續(xù)薄膜，這樣就改善了成品的爽滑感，同時(shí)由于有機(jī)硅分子在纖維上的有序排列，也賦予了棉毛巾的蓬松感[4-6].但在實(shí)際應(yīng)用中，有機(jī)硅處理的織物會(huì)一定程度的影響其親水性，同時(shí)還會(huì)帶來織物的黃變與酚黃變等[7-8]，因此本實(shí)驗(yàn)通過對幾種有機(jī)硅柔軟劑的應(yīng)用性能測試以及物理性能測試，旨在篩選出最優(yōu)的有機(jī)硅柔軟劑，以使棉毛巾既松軟親水，又能達(dá)到環(huán)保要求.

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)材料、藥品和設(shè)備

1.1.1實(shí)驗(yàn)材料

織物:活性染料印花毛巾布(益陽龍?jiān)醇徔椨邢薰咎峁?、白色棉拉架布(嘉信紡織有限公司提供).

1.1.2藥品

8506、8405、8124、8128、8341、8695、8165、8021、8196(以上均由廣東汕頭創(chuàng)新德美化工有限公司提供)，6086(珠海華大浩宏)，PhenolicYellowingControlFabrics(SDC進(jìn)口).

1.1.3實(shí)驗(yàn)設(shè)備

WSB-3A智能式數(shù)字白度儀，101A數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱，YG031D電子頂破強(qiáng)力儀，Rapid熱定型機(jī)，Rapid軋車，80-2高速離心機(jī)，600測色儀，4220PhenolicYellowing.

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1硅油的基本性能

(1)烘干法測試含固量：先稱出已恒重的稱量瓶重量A，稱取試樣原液，記錄重量B.在100～105 ℃下烘燥4h.取出稱量瓶和試樣，放入干燥器中冷卻至室溫(約15min)，稱其重量C.每只樣品應(yīng)平行測量兩次以上，每次測量結(jié)果的相對誤差應(yīng)在2%以內(nèi).含固量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(X)可按下式計(jì)算：X=(C-A)/(B-A)*100%.

(2)乳液離心穩(wěn)定性測試：將10ml乳液原液放入刻度為10ml的離心試管內(nèi)，設(shè)定離心沉淀器速度為3000r/min，在5min，15min，30min三個(gè)時(shí)間點(diǎn)觀察一次，觀察燒管內(nèi)乳液是否出現(xiàn)破乳、分層、漂油來判斷穩(wěn)定性.

(3)乳液耐堿穩(wěn)定性測試：將3g乳液原液加入到97mLpH=9的堿液(實(shí)驗(yàn)室配制)中，靜置4h，觀察燒管內(nèi)乳液是否出現(xiàn)破乳、分層、漂油來判斷穩(wěn)定性.同理，測試pH=11時(shí)的乳液穩(wěn)定性.

(4)乳液耐電解質(zhì)穩(wěn)定性測試：將3g乳液原液加入到97ml濃度為5g/L的元明粉溶液中，靜置4h，觀察燒管內(nèi)乳液是否出現(xiàn)破乳、分層、漂油來判斷穩(wěn)定性.

(5)乳液耐硬水穩(wěn)定性測試：將3g乳液樣品加入到97mL，濃度為250ppm的硬水中，室溫靜置4h，觀察燒杯內(nèi)乳液是否出現(xiàn)破乳、分層、漂油來判斷穩(wěn)定性.

(6)常溫自來水稀釋穩(wěn)定性測試：將3g乳液原液加入到97mL自來水中，靜置4h，觀察燒管內(nèi)乳液是否出現(xiàn)破乳、分層、漂油來判斷穩(wěn)定性.

(7)乳液靜置穩(wěn)定性：將原乳液樣品置于100ml燒杯中，常溫下靜置，在24h，48h，72h，96h四個(gè)時(shí)間點(diǎn)觀察一次，觀察燒管內(nèi)乳液是否出現(xiàn)破乳、分層、漂油來判斷穩(wěn)定性.

1.2.2浸軋柔軟

工藝流程：配制柔軟劑工作液(10～70g/L)→浸軋(一浸一扎，軋余率150%)→烘干(105 ℃*10min)→測試.

1.3織物的性能測試

1.3.1親水性測試

將已整理毛巾(在空氣中回潮12h)平整的放在桌面上，用滴定管在離布面正上方2cm處滴下一滴水，并開始計(jì)時(shí).當(dāng)水珠由反光逐漸變?yōu)椴环垂獾乃r(shí)，停止計(jì)時(shí)，測6個(gè)點(diǎn)取平均值.

1.3.2手感評價(jià)

評定有三人以上組成小組，已閉目觸感評定，5級最好.首先將以上所有布塊放在一起，進(jìn)行初選，將一部分排除，剩下的評為3級，初步篩選過后，再將剩下的毛巾手感進(jìn)行按序排列.

1.3.3強(qiáng)力

按GB/T19976-2005《紡織品 頂破強(qiáng)力的測試 鋼球法》在YG031D型電子頂破強(qiáng)力機(jī)測定.

1.3.4黃變測試

測試原布的白度，配制60g/L、120g/L，軋余率70%，在170 ℃、190 ℃下過定型機(jī)烘干，冷卻30min后測試白度，計(jì)算黃變率.定型黃變率=(處理后的白度/處理前的白度)×100%.

1.3.5酚黃變測試

將整理織物用酚黃變試紙包裹緊實(shí)，放置在保溫箱中，50 ℃*16h，冷卻后利用測色儀進(jìn)行測試并記錄數(shù)據(jù).

2　結(jié)果與討論

2.1柔軟劑的篩選

為了篩選出最佳性能的柔軟劑,分別將廣東汕頭創(chuàng)新德美化工有限公司的9種氨基有機(jī)硅柔軟劑(8506、8405、8124、8128、8341、8695、8165、8021、8196)在相同工藝條件下整理到活性染料印花毛巾上,將整理品的親水性和松軟手感作為初步篩選標(biāo)準(zhǔn),以期選出優(yōu)良的有機(jī)硅柔軟劑.實(shí)驗(yàn)工藝見1.2.2，工作液40g/L，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1.

表1　八種有機(jī)硅柔軟劑整理產(chǎn)品的親水性與手感測試結(jié)果

由表1看出，8695、8165、8196親水時(shí)間超過了5.0s，因此排除；8124、8341雖然親水性很好，但是手感相對較差.綜合親水性與手感的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，篩選出8506、8405、8128、8021四種作為實(shí)驗(yàn)用硅油.

2.2柔軟劑的基本性能

根據(jù)1.2.1，對篩選的四種有機(jī)硅產(chǎn)品進(jìn)行了基本物理性能測試，其結(jié)果見表2.

由表2可以看出，8506的各項(xiàng)基本物理性能最穩(wěn)定，8128次之，雖然記錄顯示輕微漂油的現(xiàn)象，但在實(shí)際觀察過程中漂油并不是很明顯，只是略帶油光，并沒有形成油塊，因此對松軟整理過程并沒有影響.8405、8021相對其它有機(jī)硅柔軟劑穩(wěn)定性較差，但都屬于輕微漂油，因此可作為后續(xù)試驗(yàn)的助劑.綜上所述，這四種硅油的基本物理性能都符合毛巾柔軟整理的要求.

表2　有機(jī)硅柔軟劑基本物理性能測試結(jié)果

2.3應(yīng)用性能

2.3.1織物的親水性

試驗(yàn)工藝見1.3.1，試驗(yàn)結(jié)果見表3.

表3　整理品親水性測試結(jié)果

由表3可以看出，8506、8021的親水時(shí)間隨著用量的增加而增加；8405的親水性隨著用量的變化沒有明顯的變化，而且親水性都非常適合毛巾；8128的親水時(shí)間隨著用量的增加，在用量為10g/L時(shí)，親水測試時(shí)間為1.0s，當(dāng)70g/L親水測試時(shí)間為4.3s，由于毛巾對吸水性與吸水時(shí)間有較高的要求，因此8128適合在低用量整理棉毛巾.

2.3.2織物的手感

試驗(yàn)工藝見1.3.2，試驗(yàn)結(jié)果見表4.

表4　棉毛巾柔軟整理后手感評價(jià)結(jié)果

由于手感評價(jià)容易受到主觀因素的影響，因此試驗(yàn)過程中要注意多人多次評價(jià)，且不能有顯眼的標(biāo)記.單次試驗(yàn)的工作量相對較大，因此評價(jià)工程中采用了排除法，首先將以上所有布塊放在一起，進(jìn)行初選，將一部分排除，排除的評為3級，初步篩選過后，再將剩下的毛巾進(jìn)行按序排列.從表4中可以看出，8021在第一輪初選過程中已經(jīng)被排除，由于整個(gè)過程是對比評測，且其手感也較好，因此還要在后續(xù)試驗(yàn)中進(jìn)一步進(jìn)行比較；8506的手感測試結(jié)果次之；手感最佳的為8128在10g/L處理過的整理品，8405在30g/L處理過的整理品.

2.3.3織物的強(qiáng)力

試驗(yàn)工藝見1.3.3，試驗(yàn)結(jié)果見表5.

表5　柔軟整理毛巾強(qiáng)力測試結(jié)果

由表5可以看出，四種有機(jī)硅柔軟劑處理過的棉毛巾，其強(qiáng)力都隨著用量的增加而下降，這是由于柔軟劑中的硅油降低了纖維與纖維之間的摩擦系數(shù)，導(dǎo)致纖維的抱合力降低致使其紗線強(qiáng)力下降[9].因此選用合適的柔軟劑以及合適的用量，才能使加工后的毛巾既有良好的柔軟性，又能使強(qiáng)力下降控制在最小的范圍.由2.3.3可知，8128在10g/L時(shí)，手感最佳，且此時(shí)強(qiáng)力保留率為75.9%；8405在30g/L時(shí)，手感最佳，強(qiáng)力保留率僅65.71%.

2.3.4織物的熱定型黃變 (考慮到部分未印花處，或者白色條紋處)

由于印花毛巾的顏色干擾，無法準(zhǔn)確測量白底處的黃變系數(shù)，因此選用純棉白布作為替代布，其他條件與棉毛巾整理工藝相同，試驗(yàn)工藝見1.3.4，試驗(yàn)結(jié)果見表6.

表6　定型黃邊測試結(jié)果

由表6可以看出，四種有機(jī)硅柔軟劑在170 ℃與190 ℃焙烘時(shí)，隨著用量的增加，黃變率都相應(yīng)增加，但是黃變率都與僅做過水處理的空白組接近，因此這四種有機(jī)硅柔軟劑都符合棉毛巾的柔軟整理.

2.3.5織物的酚黃

試驗(yàn)工藝見1.3.5，試驗(yàn)結(jié)果見表7.

表7　酚黃變測試結(jié)果

考慮到紡織產(chǎn)品的生產(chǎn)提前性、一定時(shí)間的放置、不測的運(yùn)輸與銷售條件導(dǎo)致時(shí)間過長而使織物發(fā)生黃變現(xiàn)象，測試酚黃變就顯得尤為重要.由表7可以看出，8506與8128的酚黃變現(xiàn)象較輕，8021稍劣于8405.

綜上五個(gè)應(yīng)用性能測試結(jié)果，從這八種有機(jī)硅柔軟劑中篩選出了物理性能與應(yīng)用性能最優(yōu)的產(chǎn)品8128，其在10g/L用量時(shí)，親水測試時(shí)間為1.0s，手感評價(jià)5級，強(qiáng)力保留率75.9%，黃變與酚黃變測試結(jié)果符合產(chǎn)品要求.

2.4與現(xiàn)行柔軟劑的比較研究

2.4.1柔軟劑的基本性能比較

表8　6086與8128基本物理性能比較

由表8可以看出，8128與6086基本物理性能相似.

2.4.2親水性能的比較

表9　6086與8128親水性能比較

由表9可以看出，8128在10g/L的用量時(shí)，親水時(shí)間為1.0s，同樣條件下，6086的親水性時(shí)間為1.3s，因此在低用量時(shí)，8128的親水性優(yōu)于6086.由2.3.3可知，由于有機(jī)硅的用量對強(qiáng)力的影響非常明顯，因此在保證的手感的前提下盡可能的降低柔軟劑的用量.

2.4.3手感的比較

表10　6086與8128手感測試比較

由表10可以看出，8128與6086手感評價(jià)結(jié)果相似.且兩者在10g/L用量時(shí)的手感評價(jià)已達(dá)到最高，綜合親水性能，8128的綜合性能優(yōu)于6086.

2.4.4強(qiáng)力的比較

表11　6086與8128強(qiáng)力保留率測試比較

由表11可以看出，8128與6086手感評價(jià)結(jié)果相似.

2.4.5酚黃變的比較

表12　6086與8128酚黃變性能比較

由表12可以看出，8128的酚黃變測試結(jié)果優(yōu)于6086.

綜上所述，8128與6086的基本物理性能相似，且兩者的最佳使用量為10g/L，但在相同工藝條件下，由于8128的親水時(shí)間與酚黃變效果優(yōu)于6086，因此可以替代6086.

3　結(jié)　論

(1) 以上初選的九種有機(jī)硅產(chǎn)品中，8128的離心穩(wěn)定性、耐堿穩(wěn)定性、耐電解質(zhì)穩(wěn)定性、耐硬水穩(wěn)定性、稀釋穩(wěn)定性都符合整理棉毛巾的要求，在10g/L的濃度下整理的棉毛巾親水時(shí)間為1.0s，手感評價(jià)5級，強(qiáng)力保留率75.90%，定型黃變與酚黃變測試均符合毛巾的要求，因此選用8128作為本次試驗(yàn)的最佳柔軟劑.

(2) 8128與6086的基本物理性能相似，但在低用量10g/L時(shí)，8128的親水時(shí)間與酚黃變效果略優(yōu)于6086，由于商品常出現(xiàn)滯銷或者庫存，因此酚黃變的數(shù)據(jù)就顯得尤為重要，因此可以確定8128作為工廠原柔軟劑的替代產(chǎn)品，且最佳用量為10g/L.

[1]李微.親水性有機(jī)硅柔軟劑的研制及應(yīng)用[D].浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.

[2]何雨虹.親水性氨基硅油的制備及應(yīng)用[D].武漢科技學(xué)院碩士學(xué)位論文，2010.

[3]鐘增元.兩種不同柔軟劑用于棉織物的柔軟整理的研究[J].山東紡織經(jīng)濟(jì)，2014，206(4)：13-16

[4]陸親親，楊原梅，黃飛.有機(jī)硅柔軟劑的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].河北紡織，2007(3):42-51.

[5]張立傳，周學(xué)山，全鳳玉，等.氨基硅油柔軟劑的研究進(jìn)展[J].合成纖維，2010(5):16-17.

[6]李成文，周國良.新型不黃變有機(jī)硅柔軟劑的合成及其應(yīng)用[J].染整技術(shù)，2009(7):36.

[7]裴劉軍.有機(jī)硅柔軟劑對織物去污和白度的影響機(jī)理研究[D].浙江理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2014.

[8]劉軍輝.低黃變親水性有機(jī)硅柔軟劑的開發(fā)與應(yīng)用研究[D].蘇州大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.

[9]萬長國，劉春西.紗線有機(jī)硅柔軟處理后強(qiáng)力下降的原因分析[J].染整技術(shù)，2005，27(10)：21-24.

[10]FenfenBao,WenfangShi.SynthesisandPropertiesofHyperbranchedPolyurethaneAcrylateUsedforUVCuringCoatings[J].ProgressinOrganicCoatings,2010,(68):334-339.

ScreeningonSofteningFinishingofCottonTowelwithSeveralSofteners

TIANBin1,WANGNan-fang1,JIANYu-lin1,CHENJian-jun2

(1.SchoolofChemistry&ChemicalEngineering,HunanInstitueofEngeering,KeyLaboratoryofEcologicalTextileMaterials&NovelDyeingandFinishingTechnology,HunanProvincialEducationDepartment,Xiangtan411101,China;2.YiyangLongyuanTextileCo.Ltd.,Yiyang413002,China)

NinekindsofsoftenersprovidedbyShantouDEMEIChemicalCo.Ltdareusedinsoftfinishingofcottontowel.Theexperimentdoesnotchangetheexistingcottontowelfinishingbakingtimeandtemperature,Theamountofsofteningagentisdiscussed,Thetestiscarriedoutonitsphysicalpropertiescomprehensively,Beforeandaftercomprehensivefinishingfabric,hydrophilicity,strengthyellowingandphenolyellowingarescreenedout.Theoptimalperformanceofthesoftener8128isachieved.Itsstablephysicalproperties,feelingsoftandlowcostcanreplacethecurrentsoftener6086.

softener;cottontowel;stability;soft

2015-09-14

湖南省高?？萍汲晒a(chǎn)業(yè)化培育項(xiàng)目(13CY024, 11CY006);研究生科技創(chuàng)新資助項(xiàng)目(Y15008)；2012年汕頭科技計(jì)劃項(xiàng)目(38).

田斌 (1990-)，男，碩士研究生，研究方向：新型染整技術(shù)及助劑開發(fā).

翦育林(1956-)，教授，研究方向：紡織品功能整理，紡織染整工藝等

TS192.9

A

1671-119X(2016)01-0062-05