第２３卷第４期２００６年４月
印染助剂
ＴＥＸＴＩＬＥＡＵＸＩＬＩＡＲＩＥＳ
Ｖｏｌ．２３Ｎｏ．４Ａｐｒ．２００６
亲水性氨基硅油的合成及其应用
庄宝璐
（溧阳市巨神助剂化工研究所有限公司，江苏溧阳２１３３００）
摘烯丙基缩水甘油醚、不饱和聚醚等原料，经开环共聚、氢硅加成、氨解开环等多步反应，合成了亲水性氨基硅油要：以Ｄ４、
柔软剂，并确定了最佳合成条件．将其应用于纯棉织物整理上，获得了良好的亲水性、白度及柔软和滑爽的手感．
关键词：亲水；氨基硅油；柔软剂；柔软整理
中图分类号：ＴＱ２６４．１＋７文献标识码：Ｂ文章编号：１００４－０４３９（２００６）０４－００３７－０３
Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃａｍｉｎｏｓｉｌｉｃｏｎｅ
ＺＨＵＡＮＧＢａｏ－ｌｕ
（ＬｉｙａｎｇＪｕｓｈｅｎＣｈｅｍ．Ｒｅｓ．Ｉｎｓｔ．ｏｆＡｕｘｉｌｉａｒｉｅｓＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｌｉｙａｎｇ２１３３００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄ４，ａｌｌｙｌｇｌｙｃｉｄｙｌｅｔｈｅｒ，ｕｎｓａｔｄ．ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｓｅｔｃ．ｗｅｒｅｕｓｅｄａｓｒａｗｍａｔｅｒｉａｌｓｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｈｙ－
ｄｒｏｐｈｉｌｉｃａｍｉｎｏｓｉｌｉｃｏｎｅｓｏｆｔｅｎｅｒｂｙｓｔｅｐｓｓｕｃｈａｓｒｉｎｇｏｐｅｎｉｎｇｃｏｐｏｌｙｍｎ．，ｈｙｄｒｏｓｉｌｉｃｏｎｅａｄｄｉｔｉｏｎａｎｄａｍｍｏｎｏｌｙｔｉｃｒｉｎｇｏｐｅｎｉｎｇ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｓｙｎｔｈｅｔｉｃｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｅｒｅｄｅｔｄ．Ｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｗａｓｕｓｅｄｔｏｆｉｎｉｓｈｃｏｔｔｏｎｆａｂｒｉｃｓｔｏｇｉｖｅｇｏｏｄｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃｉｔｙ，ｗｈｉｔｅｎｅｓｓ，ｓｏｆｔｎｅｓｓａｎｄｓｍｏｏｔｈｈａｎｄ－ｆｅｅｌ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ；ａｍｉｎｏｓｉｌｉｃｏｎｅ；ｓｏｆｔｅｎｅｒ；ｓｏｆｔｅｎｅｒｆｉｎｉｓｈｉｎｇ
有机硅织物整理剂有高粘性羟基硅油、环氧改性聚硅氧烷、氨基改性聚硅氧烷等，其中应用最广、用量最大的品种为氨基硅油乳液或微乳液．氨基改性聚硅氧烷缺点为：（１）侧链上的２个氨基（伯氨基和仲氨基）和３个氢原子在高温条件下极易氧化分解成发色基团，而双氨型结构具有协同加速氧化的作用，会促进形成发色基团，导致整理织物泛黄或色变；（２）氨基分布不均匀，乳液的稳定性较差，贮存和使用过程中易漂油，沾污织物，粘结辊筒；（３）氨基的引入并没有提高亲水性，反而增加了疏水性，经其整理织物的透气性、亲水性降低，影响服用性能．［１］
减少或抑制黄变的方法有降低氨值法、环氧化改性、酰化改性、季铵化改性和加入抗氧化剂等．增加亲水性的主要途径是在氨基硅油分子中的氨基与反应性基团（如烯丙基、环氧基和异氰酸酯基等）的聚醚反应中引入聚醚亲水基团．［２］但要在疏水的氨基硅油分子上接枝亲水性基团，技术难度较大．本试验以Ｄ４与
高含氢硅油开环共聚制得低含氢硅油，再与烯丙基缩水甘油醚在催化剂作用下进行硅氢加成反应［３］，可制备出含环氧基的聚硅氧烷，接着与不饱和聚醚进行硅氢加成反应制得环氧聚醚硅油，最后与含有哌嗪基的硅烷偶联剂反应，制得亲水性氨基硅油．经其整理的织物既有柔软、滑爽的手感，又有极佳的亲水性、白度和抗静电性．
１
１．１
试验
原料与仪器
织物：２１ｔ×２１ｔ，２８０×２５０根／１０ｃｍ漂白纯棉平布，高
含氢硅油ＫＦ－９９（日本信越），八甲基环四硅氧烷（Ｄ４）（ＧＥ公司），六甲基二硅氧烷（江西星火），聚醚Ｆ－６（海安石油化工厂），烯丙基缩水甘油醚（南京裕德恒偶联剂厂），硅烷偶联剂ＧＰ－１０８（上海硅普化学品有限公司），催化剂Ｃ（自制），催化剂Ａ、环氧稳定剂、纯碱（均为市售），亲水性硅油溶液ＣＧＦ．
收稿日期：２００５－１２－０８
作者简介：庄宝璐（１９６９－），男，江苏溧阳人，工程师，学士，主要从事纺织印染助剂方面的研究开发和应用．
３８
印染助剂２３卷
仪器：ＺＢＤ型白度测定仪，ＹＧ５４１型弹性仪（宁波纺织仪器厂），ＹＧ７０２６－２５００型织物强力仪（常州第二纺织机械厂）．
１．２亲水性氨基硅油的合成
１．２．１低含氢硅油
将定量的高含氢硅油ＫＦ－９９、Ｄ４、六甲基二硅氧烷、催化剂Ａ等依次投入反应釜中，启动搅拌机，升温至５０￣６０℃，反应４￣５ｈ，达到所需粘度后即用纯碱中和ｐＨ值至７，然后抽滤，得到适当含氢量的无色透明低含氢硅油．
１．２．２亲水性氨基硅油
将定量的低含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚、环氧稳定剂等依次投入反应釜中，通Ｎ２保护，启动搅拌，升温至８０℃滴入部分催化剂Ｃ，在９０℃保温反应１ｈ，然后再将聚醚Ｆ－６、剩余催化剂Ｃ加入反应釜，并在９０￣
１００℃下使物料反应至透明．然后降温至７０℃，加入硅
烷偶联剂ＧＰ－１０８，保温反应３ｈ，冷却至４５℃以下，过
滤，即得亲水性氨基硅油．［４］
１．３亲水性氨基硅油乳液的配制
在反应釜内投入计量的亲水性氨基硅油，开动搅
拌，滴加计量的去离子水和冰醋酸混合液，搅拌均匀，经自乳化后得到亲水性氨基硅油乳液．结构式如下［４］：
式中：Ｒ
１为亲水性聚醚；Ｒ
２为含哌嗪基基团．
１．４整理
二浸二轧（亲水性氨基硅油乳液或亲水性硅油溶
液ＣＧＦ４０ｇ／Ｌ，轧余率７０％，常温，ｐＨ值４．５￣５．０）→预烘（１１０℃，２ｍｉｎ）→焙烘（１５０℃，４￣５ｍｉｎ）→回潮（室温）
→测试．
１．５测试
１．５．１乳液稳定性
离心稳定性：将亲水性氨基硅油乳液置于离心试管中，于３０００ｒ／ｍｉｎ分别离心１５、３０、４５ｍｉｎ，目测乳液不分层，不漂油；耐热稳定性：在２５ｍＬ的比色管中，加入２／３管体积的乳液，封好管口，６０℃放置５ｄ后取出，目测乳液不分层或不漂油，在－１０℃下放置２４ｈ后取出，再在常温下放置，反复数次，目测乳液不分层或不漂油；耐阴（或阳）离子表面活性剂稳定性：在１００ｍＬ烧杯中称取２ｇ乳液样品，然后加入４８ｇ阴（或阳）离子表面活性剂溶液，搅匀，静置２４ｈ后目测杯内乳液
不分层、不漂油．
１．５．２织物整理效果
白度：用白度测定仪测定；手感：用手触摸法评定．采用１￣５级评判法，１级最差，５级最好；亲水性：采用滴水测定，以秒计算吸尽时间，即用标准滴管（２５滴／
ｍＬ）从离织物２ｃｍ高度处向水平铺展的织物表面滴
一滴水，静态下测定织物吸收完一滴水所需的时间；断裂强力：按照ＧＢ３９２３－８３法测定；折皱回复角：按照
ＧＢ３９２３－８３法测定．
２
结果与讨论
２．１
合成工艺选择
在合成低含氢硅油反应中，温度越高，开环聚合的
速度越快，容易发生暴聚现象，反应难以控制；温度过低，反应速度过缓，达到反应终点所需的时间则太长．从多次试验来看，５０￣６０℃反应４．５ｈ最佳，催化剂Ａ用量为总投料量的２％．
由于硅氢加成反应放热，温度越高，增速越快，反应就越难控制，环氧单体易破坏，影响产品质量；温度过低，反应速度太慢，达到反应终点的时间过长，影响生产效率（如图１），故选定９０￣１００℃反应３￣４ｈ，催化剂Ｃ用量为０．０５％．
氨解开环反应温度过高，硅烷偶联剂损失较大，刺激性气味较大，且产品黄变严重；温度过低，氨解开环反应时间较长，影响生产效率（见表１）．较佳的工艺条件是７０℃、反应３ｈ．
表１
不同温度对柔软剂的影响
温度／℃
外观气味５０浑浊分层严重没有氨味６０浑浊分层没有氨味７０无色透明没有氨味８０淡黄色透明氨味较重９０
黄色透明
氨味严重
注：反应时间均为３ｈ．
２．２不饱和聚醚用量对亲水性氨基硅油的影响
４期庄宝璐：亲水性氨基硅油的合成及其应用３９
由表２看出，不饱和聚醚的用量越小，整理后织物亲水性越差，但手感提高；反之，织物亲水性好，手感变差，因为不饱和聚醚用量增大后，聚硅氧烷分子中硅量下降，造成整理织物手感发硬．因此，选定不饱和聚醚与低含氢硅油的质量比为１．５∶１．
表２
不同聚醚用量柔软剂处理织物后的亲水性和柔软性
ｍ（Ｂ）∶ｍ（Ｈ）
亲水性／ｓ
手感
２￣３
１．０４．０∶１５２．０３．２∶１７２．５２．５∶１９３．０１．５∶１１１４．０￣５．０１．６∶１１０４．０１．０∶１
１８
４．０
注：Ｂ为不饱和聚醚，Ｈ为低含氢硅油．
２．３硅烷偶联剂用量对柔软剂性能的影响
由表３看出，硅烷偶联剂用量增大，其合成的柔
软剂所整理的织物手感越柔软，但黄变加大；偶联剂用量太小，则整理的织物手感太粗糙，因此，选定ｗ（硅烷偶联剂）为１．２％（对环氧聚醚硅油质量）．
表３
不同偶联剂用量柔软剂处理织物后的柔软性和白度
ｗ（Ｐ）／（％，对Ｎ质量）
手感
白度／（％）
１．０
９３．００．５２．０９２．７１．１３．０９２．２１．２４．０９２．０１．４４．０９０．１１．６
４．２
８７．６
注：Ｐ为硅烷偶联剂，Ｎ为环氧聚醚硅油．
２．４整理结果
由表４看出，亲水性氨基硅油乳液的白度比ＣＧＦ
略差，但亲水性基本相当，其他各项性能均好于ＣＧＦ．
表４
亲水性氨基硅油乳液整理效果
助剂品种
白度亲水性
折皱回复角
断裂强力
／（％）／ｓ（Ｔ＋Ｗ）／（°）（Ｔ＋Ｗ）／Ｎ手感
９３．０
２￣３１５６．２４０２．５１．０ＣＧＦ
９１．３１１２４１．８５２１．１３￣４亲水性氨基硅乳
９１．０
１１
２６７．３
６５２．５
４￣５
２．５乳液稳定性
用３５％的亲水性氨基硅油乳液作各种稳定性测
试，离心（３０００ｒ／ｍｉｎ）、耐热、耐阴（或阳）离子表面活性
剂均稳定．
３结论
以Ｄ４、烯丙基缩水甘油醚、不饱和聚醚等原料，经
开环共聚、氢硅加成、氨解开环等反应，合成了亲水性极佳的氨基硅油柔软剂．最佳合成条件为：Ｄ４在５０￣６０
℃开环共聚４．５ｈ；９０￣１００℃氢硅加成反应３￣４ｈ；７０
℃氨解开环反应３ｈ．不饱和聚醚与低含氢硅油的质量
比为１．５∶１；ｗ（硅烷偶联剂）为１．２％（对环氧聚醚硅油质量）．应用结果表明，亲水性氨基硅油柔软剂能赋予织物极佳的亲水性、良好的白度及柔软和滑爽的手感．参考文献：
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ＬａｎｇＪ，ＬａｌｅｍＮ，ＺａｎａＲ．Ｑｕａｔｅｒｎａｒｙｗａｔｅｒｉｎｏｉｌｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎｓ．１．ｅｆ－ｆｅｃｔｏｆａｌｃｏｈｏｌｃｈａｉｎｌｅｎｇｔｈａｎｄｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｄｒｏｐｌｅｔｓｉｚｅａｎｄｅｘ－ｃｈａｎｇｅｏｆｍａｔｅｒｉａｌｂｅｔｗｅｅｎｄｒｏｐｌｅｔｓ［Ｊ］．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，１９９１，９５（２３）：９５３３－９５４１．
［７］Ｋｒｅｉ，ＧｒｏｒｇＡ，Ｈｕｓｔｅｄｔｅｔａｌ．Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｏｆｅｎｚｙｍｅｓｂｙｒｅｖｅｒｓｅｍｉｃｅｌｌｅｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．，１９９２，４７：９９－１１１．
［８］
ＢｅｌｌｅｔｅｔｅＭ，ＬａｃｈａｐｅｌｌｅＭ，ＤｕｒｏｃｈｅｒＧ．Ｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｉｎｔｅｒ－ａｃｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｏｌｅｃｕｌａｒｐｒｏｂｅ２－（ｐ－（ｄｉｍｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ）ｐｈｅｎｙｌ）－３，３－ｄｉｍｅｔｈｙｌ－３Ｈ－ｉｎｄｏｌｅａｎｄｔｈｅａｅｒｏｓｏｌＯＴｉｎｖｅｒｔｅｄｍｉｃｅｌｌｅｓ［Ｊ］．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．，１９９０，９４（１９）：７６４２－７６４８．
［９］ＭｏｒａｎＰＤ，ＢｏｗｍａｋｅｒＧＡ，ＣｏｏｎｅｙＲＰ，ｅｔａｌ．Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐ－
ｉｃｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｏｄｉｕｍｂｉｓ（２－ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）ｓｕｌｆｏｓｕｃｃｉｎａｔｅｒｅ－ｖｅｒｓｅｍｉｃｅｌｌｅｓａｎｄｗａｔｅｒ－ｉｎ－ｏｉｌｍｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｌａｎｇｍｕｉｒ．，１９９５，１１（３）：７３８－７４３．