纺织品染整工艺学(第3版)
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第四节 聚硅氧烷

有机硅类化合物又称聚硅氧烷,主要分为硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂四大类。染整加工中应用的主要是硅油,硅橡胶弹性体也有少量应用。

硅油是一种不同聚合度链状结构的聚有机硅氧烷,由二甲基二氯硅烷经水解、调聚等反应制得。最常用的硅油,有机基团全部为甲基,称甲基硅油。近年来,以其他有机基团代替部分甲基基团的改性硅油得到迅速发展,出现了许多具有特种性能的有机改性硅油。

作为染整助剂的聚硅氧烷类化合物根据其化学反应性以及与纤维的反应性能,大致可分为非活性、活性和改性聚硅氧烷三种类型。

1.非活性聚硅氧烷

这种类型的典型代表是聚二甲基硅氧烷(DMPS),其化学结构式为:

由于该化合物具有柔韧的高分子链段、稳定的化学键和较低的分子间作用力,因此经乳化后用于织物整理,能赋予织物各种理想的性能,如平滑性和柔软性。但其自身不能交联,与纤维不起化学反应,因而整理效果不耐水洗。

2.活性聚硅氧烷

(1)聚甲基氢硅氧烷(简称含氢硅油),其化学结构式如下:

含氢硅油中的Si—H键可催化水解生成Si—OH,然后两个线型大分子中的羟基脱水缩合,生成硅氧醚键,并形成网络结构包覆在纤维表面。另外,部分羟基还能与纤维上的羟基、氨基等极性基团发生缩合反应。

(2)端羟基聚甲基硅氧烷(简称羟基硅油乳液、羟乳),其化学结构式如下:

它是由八甲基环四硅氧烷单体、水、乳化剂、催化剂等原料在一定条件下进行乳液聚合而成的。由于聚合和乳化是一步完成,因此得到的乳液非常稳定,颗粒十分均匀。端羟基聚甲基硅氧烷两端带有活性基团(羟基),可以与其他活性基团进行反应。

3.改性聚硅氧烷

为了适应各类织物高级整理的需要,改善有机硅整理织物的抗油污、抗静电和亲水性能,并使化纤织物具有天然织物的许多优点,其他活性基团如氨基、酰氨基、酯基、氰基、羧基、环氧基等被引入聚硅氧烷分子中,这类聚硅氧烷统称为改性聚硅氧烷,其结构通式如下:

式中:等。

改性基团的引入使有机硅整理剂具有特殊的整理效果。

目前,聚硅氧烷类化合物在染整加工各工序中均有应用,特别是作为整理剂应用最多,由于印染行业应用的各种助剂及染料大多为阴离子型的,因此织物的有机硅整理除了抗菌整理外,一般宜采用阴离子型或非离子型有机硅乳液,以防止破乳漂油。