李新志

（高寶化工國際有限公司，廣東東莞 523587）

紡織品后整理柔軟劑主要分為硅油類柔軟劑和非硅類柔軟劑。最近幾年，由于環(huán)保法規(guī)對硅油中D4、D5 和D6 的限制，很多面料廠家減少了對硅油產(chǎn)品的使用。陽離子柔軟劑是非硅產(chǎn)品中手感最好的一類，帶有較多的正電荷，而大部分纖維帶負(fù)電荷，正負(fù)電荷的相互作用使陽離子柔軟劑與纖維能夠較好地結(jié)合，親水性的陽離子基團(tuán)與纖維結(jié)合，長鏈?zhǔn)杷鶊F(tuán)朝外定向排列，相比陰離子、非離子以及弱陽離子柔軟劑，疏水基團(tuán)排列更加規(guī)整有序，很好地降低了界面張力，纖維增大表面積所需的功減少，纖維更容易伸展，織物表現(xiàn)出更好的手感。疏水基團(tuán)的定向排列同樣能夠降低纖維的摩擦系數(shù)，因此手感也會更加突出［1-5］。

Gemini（雙子）型陽離子柔軟劑通過聯(lián)結(jié)基將2個帶有長鏈烷基的親水季銨鹽連接在一起，長鏈烷基一般以16～20 個碳原子為主，季銨鹽部分包括長鏈烷基叔胺類季銨鹽和咪唑啉、吡啶、三氮唑、三嗪等雜環(huán)類季銨鹽。Gemini 型陽離子柔軟劑單個分子中含有2 個陽離子基團(tuán)，離子性更強，在纖維表面排列更加緊密整齊，與纖維的吸附性也更好，相比單鏈的柔軟劑，手感更好，耐洗性也有很大提高［6-10］。

目前市售的以硬脂酸為原料合成的脂肪酸類柔軟劑中，親水性最好的是非離子軟片，但是該類柔軟劑手感較差。本實驗選擇硬脂酸、羥乙基乙二胺、1,3-二氯丙醇作為原料，合成了一種咪唑啉Gemini 型陽離子柔軟劑，該柔軟劑引入3 個羥基和2 個陽離子基團(tuán)，具有較好的耐鹽、耐堿、耐硬水穩(wěn)定性；加工后的織物親水性與非離子軟片整理的織物相當(dāng)，蓬松度和耐洗性比常規(guī)陽離子軟片整理的織物要好，能夠顯著提升織物的撕裂強力，但是會對織物的拉伸強力和頂破強力造成影響。

1 實驗

1.1 材料與儀器

織物：淺藍(lán)棉雙面布（40s/2），滌/棉牛仔布（棉80%，滌綸18%，氨綸2%），滌/棉羅紋布（65/35，40s/2），粉紅色毛巾（32s/2）。

試劑：硬脂酸（工業(yè)級，如皋雙馬化工有限公司），羥乙基乙二胺［工業(yè)級，諾力昂化學(xué)品（嘉興）有限公司］，平平加O-25（工業(yè)級，佳化化學(xué)股份有限公司），1,3-二氯丙醇、冰醋酸、硫酸鈉、碳酸鈉、氯化鎂（分析純，西隴化工股份有限公司），陽離子軟片、非離子軟片（市售）。

儀器：DN-B 型數(shù)字白度儀（北京佳航博創(chuàng)科技有限公司），YG（B）026HC 電子織物強力機（溫州市大榮紡織儀器有限公司），Hoffen-10 傅里葉變換紅外光譜儀（天津市嘉鑫海機械設(shè)備有限公司），電動攪拌器（常州市偉嘉儀器制造有限公司），羅氏泡沫儀（北京海富達(dá)科技有限公司）。

1.2 Gemini型陽離子柔軟劑的合成

在四口燒瓶中加入一定量硬脂酸，升溫至80 ℃使之熔融，慢慢滴加羥乙基乙二胺，在規(guī)定時間內(nèi)加完，滴加過程中不斷放熱，溫度上升，加入催化劑，緩慢升溫至150 ℃反應(yīng)4 h，升溫至240 ℃保溫5 h，降溫至80 ℃，測試酸值達(dá)到規(guī)定范圍，加入一定量溶劑，慢慢加入1,3-二氯丙醇，在規(guī)定時間內(nèi)加完，80～85 ℃保溫反應(yīng)3 h，加入一定量平平加O-25，再加入冰醋酸和消泡劑，攪拌30 min，得到最終產(chǎn)品DIGCS。反應(yīng)式如下：

1.3 柔軟整理工藝

浸漬［10%的陽離子柔軟劑水溶液5%（omf），40 ℃，30 min］→脫水→預(yù)烘（120 ℃，60 s）→定形（170 ℃，60 s）。

1.4 測試

1.4.1 手感

采用閉目觸摸法，由5 位以上專業(yè)應(yīng)用人員進(jìn)行評級（空白定為1 級，手感最好定為5 級），取平均值，分?jǐn)?shù)越高手感越好［11-12］。

1.4.2 耐洗性

參考GB/T 8629—2017《紡織品試驗用家庭洗滌和干燥程序》對處理后的織物進(jìn)行洗滌和干燥，測試洗滌后的性能。

1.4.3 親水性

滴水法：參考AATCC 79—2000《紡織品的吸水性測定》對靜態(tài)吸水時間進(jìn)行測定。

沉降法：參考FZ/T 62006—2004《毛巾》，裁剪5 cm×5 cm 大小的織物3 塊，測試織物從接觸水面到完全浸濕所需的時間，計算平均值。

1.4.4 白度

使用數(shù)字白度儀，先用白板校準(zhǔn)，然后將整理前后的織物試樣分別折疊4 層進(jìn)行測試，測試5 次，取平均值。白度越高，黃變越小。

1.4.5 泡沫性

配制0.25%的陽離子柔軟劑溶液400 mL，置于恒溫水浴鍋中，升溫至40 ℃；將泡沫儀預(yù)熱升溫至40 ℃，先用清水清洗，再用溶液清洗；取50 mL溶液沿壁慢慢倒入泡沫儀中，后移取200 mL 溶液垂直滴落，放完溶液讀取泡沫高度，并同時按下秒表計時；5 min后，再一次讀取泡沫高度。

1.4.6 水溶性

使用攪拌器，在70 ℃下攪拌30 min，再開稀成10%的水溶液，取樣確認(rèn)陽離子柔軟劑在水中的分散情況，如果水中有顆粒出現(xiàn)，表明水溶性差，該溫度下無法溶解。

1.4.7 耐鹽、耐堿、耐硬水穩(wěn)定性

先將10%的陽離子柔軟劑開稀液配制成30 g/L的溶液，稱取15 g，滴加5%硫酸鈉（耐鹽）、碳酸鈉（耐堿）或氯化鎂（耐硬水）溶液，攪拌均勻，后補加水至50 g，密封靜置24 h，觀察乳液的分層、絮凝、沉淀情況。如果不分層、無絮凝和沉淀現(xiàn)象，則表明乳液的穩(wěn)定性好。

1.4.8 織物強力

采用電子織物強力機，參考GB/T 3923.1—2013《紡織品織物拉伸性能第1 部分：斷裂強力和斷裂伸長率的測定（條樣法）》測試織物拉伸強力；參考GB/T 3917.1—2009《紡織品 織物撕破性能 第1 部分：沖擊擺錘法撕破強力的測定》測試撕裂強力；參考GB/T 19976—2005《紡織品 頂破強力的測定鋼球法》測試頂破強力。

1.4.9 紅外光譜

陽離子柔軟劑烘干后用傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 紅外譜圖

由圖1 可知，3 288.12 cm-1處為—OH 的伸縮振動吸收峰；2 923.33、2 853.23 cm-1處為甲基和亞甲基的伸縮振動峰；1 605.00 cm-1處為咪唑啉環(huán)中吸收峰；1 467.03、1 354.73 cm-1處為甲基和亞甲基的彎曲振動吸收峰；1 299.65 cm-1處為C—N 伸縮振動吸收峰；1 080.06 cm-1處為C—O 伸縮振動吸收峰；948.45 cm-1處為季銨鹽的特征吸收峰；720.28 cm-1處為烷基長鏈的特征吸收峰。證明合成了目標(biāo)產(chǎn)物。

圖1 DIGCS 紅外光譜圖

2.2 手感

由表1 可知，DIGCS 在棉針織面料和毛巾上的蓬松度均比常規(guī)陽離子軟片和非離子軟片好，在毛巾上的柔軟度也相對較好。在平滑度方面，常規(guī)陽離子軟片最好。DIGCS 和常規(guī)陽離子軟片的手感比非離子軟片好，主要是由于陽離子基團(tuán)與纖維的負(fù)電荷更加能夠形成定向吸附，使疏水碳鏈更加整齊地排列在纖維表面，更能降低表面張力，手感更好。從4 種面料的耐洗性數(shù)據(jù)可以看出，DIGCS 的耐洗性明顯好于常規(guī)陽離子軟片和非離子軟片，原因是該類型的柔軟劑具有2 個陽離子基團(tuán)，與纖維的作用力更強，不容易從纖維表面脫落；而常規(guī)陽離子軟片只有一個陽離子基團(tuán)，非離子軟片僅依靠作用力較弱的氫鍵和范德華力與纖維接觸，最容易脫落。

表1 洗前與洗后手感對比

2.3 水溶性與泡沫性

由表2 可知，DIGCS 同其他類型柔軟劑一樣都比較容易化料，而且化料后的水溶液具有較好的抑泡性和消泡性，市售陽離子軟片泡沫相對較高。低泡沫性可以保證在液流染色機中使用時，不會造成泡沫過多而停機，在使用定形機時，不會出現(xiàn)泡沫過多，導(dǎo)致溢出及布面沾污。

表2 水溶性和泡沫性對比

2.4 親水性和白度

由表3 可知，DIGCS 與市售常規(guī)陽離子軟片相比親水性大幅提升。

表3 親水性、白度對比

市售常規(guī)軟片主要包括陽離子型、弱陽離子型、非離子型、陰離子型，在這4 類軟片中，具有親水性的是非離子軟片和陰離子軟片，由于陰離子軟片手感較差，市面使用較少，除非個別特殊要求；對有親水要求的面料一般選擇非離子軟片。DIGCS 雖然是陽離子型產(chǎn)品但是具有很好的親水性，接近非離子軟片，可能是由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中引入了2 個親水的陽離子基團(tuán)和3 個羥基，與市售的陽離子軟片相比，親水性有較大提升。在白度方面，由于該類柔軟劑屬于陽離子型，同市售陽離子軟片產(chǎn)品一樣，加工后的布面白度相對較差，不適合用于白色或淺色面料，非離子軟片白度最好。

2.5 耐鹽、耐堿、耐硬水穩(wěn)定性

在棉及其混紡織物染整加工中，特別是前處理和染色工序會用到較多的鹽和堿，尤其是染中深色布，雖然染色完會經(jīng)過水洗、酸中和、皂洗等工序，大部分的鹽和堿會被洗掉，但是布面上仍然會有少部分殘留，而且不同的染廠，皂洗的工藝和程度不同，存在很大變數(shù)。在后整理加工過程中，布面上的雜質(zhì)會不斷被帶入處理液中，加工的織物越多，引入雜質(zhì)的量就越多。這些雜質(zhì)會影響產(chǎn)品的穩(wěn)定性，造成產(chǎn)品絮凝或者漂油，布面容易出現(xiàn)軟油斑。這就要求產(chǎn)品具有較好的耐鹽、耐堿穩(wěn)定性。同樣，水質(zhì)的好壞對產(chǎn)品的穩(wěn)定性也有較大影響，染廠加工用水來源不同，水的硬度會有較大差異，并且不同的季節(jié)和時間段，水質(zhì)也會有差異，所以，為了保證產(chǎn)品長期使用的穩(wěn)定性，不影響加工織物的品質(zhì)，產(chǎn)品需要能夠耐硬水。由表4 可知，DIGCS 相對于市售的陽離子軟片來說具有較好的耐鹽、耐堿和耐硬水穩(wěn)定性，適合染廠復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，不會帶來由于雜質(zhì)較多造成產(chǎn)品破乳的軟油斑問題。

表4 耐鹽、耐堿、耐硬水穩(wěn)定性對比

2.6 織物強力

由表5 可知，經(jīng)4 種柔軟劑處理后，撕裂強力均有所提升，拉伸強力和頂破強力都有所下降，DIGCS在撕裂強力方面比非離子軟片好，比常規(guī)陽離子軟片差，主要是由于面料的撕裂強力與紗線間的摩擦阻力成反比，摩擦阻力大，紗線間不易滑動，受力紗線根數(shù)減少，撕裂強力下降，常規(guī)陽離子軟片處理后的織物滑度最好，摩擦阻力最小，DIGCS 次之，非離子軟片處理后的織物滑度最差，摩擦阻力最大，撕裂強力最差。拉伸強力和頂破強力與織物紗線間的抱合力成正比，常規(guī)陽離子軟片處理后的織物抱合力下降最大，DIGCS 次之，非離子軟片對紗線抱合力的影響最?。?3］，拉伸強力和頂破強力也最好。

表5 織物強力對比

3 結(jié)論

（1）具有雙咪唑啉結(jié)構(gòu)的Gemini 型陽離子柔軟劑DIGCS，親水性比常規(guī)的陽離子軟片提升很多，接近非離子軟片的親水性，解決了陽離子軟片親水性差的問題。

（2）DIGCS 在3 種針織面料和毛巾上均表現(xiàn)出很好的蓬松度，更適合目前市場普遍對織物蓬松度手感風(fēng)格的要求。

（3）DIGCS 經(jīng)過5 次水洗后，仍能保留一定的手感，在4 種面料上，均比常規(guī)的陽離子軟片和非離子軟片效果好，可以作為具有耐洗性脂肪酸類柔軟劑的替代產(chǎn)品。