什么是“软片”?纺织品染整助剂-柔软剂品种:软片


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软片作为纺织品柔软剂的一种商品剂型充斥市场已有二十多年的历史了。顾名思义,软片是片状柔软剂,近年来又有珠状(粒状)闻世。别名:可分散性固体柔软剂,为弱阳离子表面活性剂,属于高级脂肪酰胺类衍生物,具有所有柔软剂产品的共有品质。

纺织品染整助剂中,柔软剂的品种最多,产量最大。在染整加工中,为了使织物具有滑爽、柔软的手感,提高成品质量,除了采用橡毯机械处理调节手感外(改善织物交织点的位移性能),往往还用柔软剂进行处理。柔软剂是降低纤维间的摩擦系数,以获得纤维表面柔软、润滑效果的纺织助剂。

纺织品用柔软剂必须具有如下特性:良好的柔软性,对多种纤维的适用性;与其他助剂的配伍性好;对人体无过敏和刺激作用,在加工时无不良气体逸出;无泛黄、色变现象,不影响染料日晒牢度;耐洗性好;符合染整加工中高温处理的要求;价格适中,整理工艺简单,贮藏性稳定;能生物降解。

柔软剂一般很少使用单一的化学物质。目前使用的柔软剂,大致分为四类:非表面活性剂类;表面活性剂类;反应型和高分子聚合物乳液型。

1、非表面活性类

1.1天然油脂、石蜡类

非表面活性柔软剂早期以此类为主,它们是以天然油脂、石蜡为原料,在乳化剂的作用下配制成乳液,可以用作纺织油剂和柔软整理剂。

所用的天然油脂为硬脂酸、椰子油、白油等。乳化剂常用阴离子型的拉开粉或非离子行的平平加O(匀染剂O,烷基聚氧乙烯醚)等。为增进乳液的稠厚度,优势还加入羧甲基纤维素、骨胶等增稠剂。其中,以石蜡乳液最为重要。石蜡乳液pH值为7,呈中性,能耐酸、碱和硬水,可以和水以任意比例稀释。

1.2脂肪酸的铵盐皂

脂肪酸用胺类中和,可生成稳定的胺盐,就想脂肪酸的金属盐一样,具有肥皂的性质,能溶于水,呈弱碱性(pH=8~9),具有良好的乳化性,并能增进织物手感柔软。如三乙醇胺油酸皂用于毛纺工业的缩绒工艺,能使毛织物手感柔软,光泽好。

柔软剂101(柔软剂I)的制备:在带搅拌装置的反应釜中,按配方量加入三压硬脂酸、白油、石蜡、二乙醇胺、三乙醇胺、平平加O、苯酚、油酸,加入融化后搅拌,物料加热至90℃。开动快速搅拌器(1440r/min),加入溶于25kg羧甲基纤维素(CMC)的沸水溶液,加入量使物料总量达1t。继续搅拌至物料称均匀的乳状液,保温1h。最后加入0.188kg香精,搅拌5min,使香精混合均匀。冷却后得到柔软剂101。

2、表面活性剂类

大部分柔软剂品种都属于表面活性剂。阴离子型和非离子型柔软剂过去主要用于纤维素纤维,现在用得较少。阳离子型柔软剂即适用于纤维素纤维,也适于合成纤维的整理,是应用较广泛的一类。

2.1阴离子型柔软剂

阴离子型柔软剂应用较早,但由于纤维在水中带有负电荷,所以不易被纤维吸附,因此柔软效果较弱。由于和纤维的吸附性差,则易于清洗出去,因此有的品种适于用作纺织油剂中柔软组分。主要有:蓖麻油、橄榄油、花生油、羊毛脂和鲸鱼油等的硫酸化物,都能使织物具有一定的平滑感;蓖麻酸丁酯硫酸化物;脂肪酸硫酸化物;脂肪醇部分硫酸化物;某些合成洗涤剂(净洗剂LS、雷米邦、胰加漂T等)、磺化琥珀酸酯;脂肪醇磷酸酯等等。

磺化琥珀酸酯是最早使用的柔软剂,在纤维上吸附性差,柔软效果不理想。其代表性品种为双十八烷基琥珀酸磺酸盐(柔软剂MA-700),其制备方法如下。

酯化过程 将顺丁烯二酸酐和十八醇在硫酸存在下,真空加热,控制升温速度及真空度,是反应顺利进行至正流出的水极少为终点,酯化率可达95%以上。然后用稀碱中和,水洗至中性,在真空下脱醇。

磺化过程,脱醇物和亚硫酸氢钠按摩尔比1:1.05投料,并加入一定量乙醇,在70~120℃下,反应数小时即得磺化琥珀酸酯。

2.2非离子型柔软剂

非离子型柔软剂的手感和阴离子型柔软剂近似,不会是染料变色,能与阴离子型或阳离子型柔软剂何用。但他们对纤维的吸附性不好、耐久性低,并且对于合成纤维几乎没有作用,主要应用于纤维素纤维的后整理和在合成纤维油剂中做柔软和平滑组分。主要有:季戊四醇脂肪酸酯、甘油单脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸单酯、脂肪酸乙醇酰胺、脂肪酸聚乙二醇酯、脂肪酰胺聚乙二醇缩合物、羟甲基脂肪酰胺、聚醚等等。以上非离子型柔软剂中,以季戊四醇和失水山梨醇这两大类最重要,柔软效果在松软和发涩之间,它们对纤维素纤维和合成纤维的摩擦系数降低很大。

失水山梨醇单硬脂酸酯合成反应为:

制备方法如下:

第一步,将浓度50%山梨醇320kg吸入蒸发锅,在真空泵0.096Mpa下真空脱水到锅内为小泡为止(温度不超过80℃),完成脱水环化反应得到失水山梨醇。

第二步,在酯化锅内加入三压硬脂酸290kg,加热熔化,压入已浓缩好的山梨醇。搅拌下加热氢氧化钠0.5kg(50%水溶液)。在2h内升温到170℃,然后每小时升高10℃,并保温3h到120℃,再在210℃保温4h,抽样分析酸值,酸值在8.5以下时结束反应。将物料热时压入静置锅,自然冷却过夜,次日由底部分出焦化物。将物料转至另一静置锅搅拌,在30min内加入30%双氧水2kg(温度在80℃以下)。加毕,升温到20℃,趁热放料。得失水山梨醇单硬脂酸酯395kg。

聚醚类柔软剂具有优良的耐高温性能,特别适用于做高速缝纫的平滑剂,但价格较贵。

2.3阳离子型柔软剂

阳离子型柔软剂和各种天然纤维、合成纤维结合的能力强,能耐温和洗涤,耐久性强,用于整理织物或可获得优良的柔软效果和丰满的手感、滑爽感,使合成纤维具有一定的抗静电效果,并能改进织物的耐磨蚀度和扯裂强度。缺点是有泛黄现象,使染料变色,对荧光增白剂有抑制作用,降低日晒和摩擦牢度,不能和阴离子型表面活性剂何用,并对人体皮肤有一定刺激性,因而使用受到限制。

阳离子型柔软剂主要类别如下:

叔胺盐类又称假阳离子类,即在酸价介质呈阳离子型,在中性和碱性介质呈非离子型。

柔软剂ES的制备是先由硬脂酸和二亚乙基三胺反应生产二亚乙基三胺的双硬脂酰胺,再用环氧氯丙烷进行季铵化而制得。其反应如下:

工艺过程如下:

酰胺化 在不锈钢反应釜中,按硬脂酸和二亚乙基三胺摩尔比1:0.6加入,通入氮气以排除空气,加入熔化,开动搅拌,在170℃反应至脱水完全。

环氧化 在110℃加入与二亚乙基三胺等摩尔数的环氧氯丙烷,于115~120℃回流2~3h。在100℃加入冰醋酸中和。最后加入三倍量水和醋酸钠,并快速搅拌制得成品。

季铵盐类这类柔软剂在任何介质中均呈阳离子性,在阳离子化合物中,季铵盐类可算其中最为重要的,也是阳离子性柔软剂中品种最多的一类。该类型柔软剂在相对较低的施加量时,能获得较高的柔软性;几乎适用于各类纤维的织物;具有消费者欢迎的特征手感;在某些情况下,可以改善织物的撕破能力和耐磨性能;处理方便,无须高温热处理。季铵类柔软剂的柔软效果是很好的,但是由于本身化学结构上的限制,以及原料中含杂等因素,一般不宜用于漂白或特白织物的柔软整理。

a. 烷基三甲基季铵盐类—氯化十八烷基三甲基胺的制备

合成反应如下:

第一步,十八烷基二甲基胺的制备,采用用卤代烷氨解法

第二步,季铵化反应工艺过程如下:

第一步,用ZnCl2为催化剂,十八醇在150℃下月氯化氢气体反应生产氯代烷。分批操作周期约24h,所得氯代烷经水洗后,再与40%的二甲胺反应,温度在130~140℃,压力为2~4Mpa,制得十八烷基二甲胺。

第二步,现在压力釜中加入计量的十八烷基二甲基胺、乙醇和水,并加入少量的碱。压力釜经置换空气后,升至反应温度,通入氯甲烷反应数小时,并经脱盐制得氯化十八烷基三甲基胺含量为34%以上的产品。

b,双烷基二甲基季铵盐类—氯化双十八烷基二甲基胺的制备

合成反应如下:

第一步,双十八烷基二甲基胺的制备

第二步,季铵化反应

工艺过程如下:

第一步,双十八烷基二甲基胺由十八醇与甲胺,在铜三元催化剂纯在下制得N,N-双十八烷基甲基胺(即双十八烷基二甲基胺)

第二步,双十八烷基二甲基胺与氯甲烷进行季铵化反应,得到氯化双十八烷基二甲基胺产品。

c,柔软剂IS(2-十七烷基-3-硬脂酰胺乙基咪唑乙酸盐)的合成

工艺过程如下:

酰胺化 在不锈钢反应釜中,按硬脂酸和二亚乙基三胺摩尔比1:0.6加入,通入氮气以排除空气,加热熔化,开动搅拌,达140℃后,调整升温速度,于1.5~2h内,由140℃升至170℃,在170℃反应至脱水完全。

环化 将上述产品在1h内升温至260℃,在260~280℃条件下,保温反应2h,取样,测定凝固点,若凝固点大于70℃,可认为达反应终点。冷却至100℃时,加入亚硫酸氢钠(预先配成水溶液)、冰醋酸及醋酸钠(预先配成水溶液)中和,再加水,使固含量大于20%,搅拌0.5h,得成品。

d,棕榈酰氨基咪唑啉(1-棕榈酰氨基乙基-2-十五烷基咪唑啉)的制备

合成反应:以棕榈酰和二乙烯三胺为原料,通过缩合、环化、酰胺化反应而制得。

工艺过程:将0.095mol棕榈酸和0.05mol二乙烯三胺(脂肪酸和二乙烯三胺投料比为1.9:1)加入反应釜中,加入总投料量的20%~30%(质量分数)的携水剂(甲苯或二甲苯),通入氮气,分段升温,在135℃维持1h,在150℃维持0.5h,在190℃维持1h,控制携水剂回流速度为20~60滴/min,不断分水。达到所需温度、时间后,蒸出携水剂,再在0.54Mpa压力和220℃温度下反应1h,另在0.13Mpa压力和220℃温度下再反应1h,结束反应。

自季铵类柔软剂在纺织品上应用以来,已开发了不少品种。首先由单长碳烷基改为双长碳烷基,使柔软性提高并能改善泛黄性;其后,由脂肪酰胺基代替脂肪基,以改进柔软剂的耐热性;在季铵上引进烷氧基,使柔软剂在水中稳定剂分散性获得改善。以脂肪酸与二乙烯三胺等为原料,经合成和环构化,然后生成咪唑啉季铵盐,虽其柔软性稍逊,但产品具有较好的抗静电性和在润湿性。

2.4两性型柔软剂

两性型柔软剂是为改进阳离子型柔软剂的缺点而发展起来的,对合成纤维的亲和力量强,没有泛黄和使染料色变和抑制荧光增白等问题,能在广泛的介质中使用。但其柔软效果不如阳离子型柔软剂,故常和阳离子型柔软剂合用。由于价格比较昂贵,目前品种尚不多。这一类柔软剂一般是烷基胺内酯型结构,包括氨基酸性、甜菜碱性及咪唑啉型。

3、反应型柔软剂

反应型柔软剂,也称为活性柔软剂,是在分子中含有能与纤维素纤维的(-OH)直接发生反应形成酯键或醚键共价结合的柔软剂。因其具有耐磨、耐洗的持久性,故又称为耐久性柔软剂。包括:酸酐类衍生物、乙烯亚胺类衍生物、等,大多数反应型柔软剂在整理过程中需经一定条件的高温烘焙处理。以促进与纤维分子的化学反应,这样能显著提高其耐洗性能。由于其性能一般均较活泼,故不宜长期贮存,溶解时应用40℃以下冷水,并应随陪随用。

4、高分子聚合物乳液

这类柔软剂主要是聚乙烯、有机硅树脂等高分子聚合物制成的乳液,用于织物整理不泛黄,不使染料变色,不仅有很好的柔软效果,而且还有一定的防皱和防水性能。在织物进行树脂整理时,如和这类柔软剂合用,既可改善织物的手感,又可防止或减轻树脂整理剂引起的纤维强度和耐磨性降低等问题。但他们的摩擦牢度较差,价格较贵,故仅用于高档纺织品的整理。包括:聚乙烯树脂乳液、有机硅类等。

小结

软片生产中用量最多的原料为脂肪酸,属脂肪族产品,不同的纺织品,不同的纤维要使用不同类型的脂肪酸,属脂肪族产品,不同的纺织品,不同的纤维要使用不同类型的柔软剂,因此软片的种类很多,牌号也很多,大多数是阳离子型,也有非离子型和少量阴离子的,还有阴阳两性离子型的。阳离子型的手感最好,但织物易黄变,后又开发了不变黄的阳离子软片,号称阳离子的手感,非离子的特性,可与阴离子型的同浴使用。

生产脂肪酸酰胺类的阳离子型柔软剂软片所用的有机胺有:NN=乙基乙二胺,三乙醇胺,二乙醇胺,二乙烯三胺,羟乙基乙二胺等等。所用的脂肪酸有:硬脂酸,硬脂酸甲酯,硬脂酸甘油酯、氢化油脂等,大量使用的是硬脂酸。

以前,脂肪族柔软剂商品均为乳液状或乳浆(糊)状,一般含固量为20%,印染厂使用方便,但产品的包装、运输、贮存成本很高。此外,还有一个包装桶清洗回收利用及废水排放问题,既耗金钱,又耗人力,还要耗大量的水。自改产柔软剂软片后,包装简单,体积小,运输堆置便捷,印染厂使用时只要根据配方,要用多少称多少软片,放在容器中用蒸汽冲熔搅匀,直接配成工作液进染缸或轧槽,省去了乳液状柔软剂的许多包装、运输,省去了清洗回收空桶,节省了保贵的水资源,减少了清洗料桶排放的污水。

有些染厂自己配制乳液有困难的,软片生产厂也能供应标准浓度的商品乳液,许多没有生产软片能力的助剂厂,也有向软生产厂购买软片,经加工、复配成乳液,再冠名本企业的柔软剂牌号供应给染厂;有些贸易公司,出于商品流转的需要也经营、加工各种软片和柔软剂,所以软片供应很受同行青睐。


关键字:软片,纺织品,染整助剂,柔软剂

  2020/5/16     5198   



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