[科普中国]-氨基硅油

氨基硅油是专门用於纺织品柔软整理剂的基本成份。它具有最佳的吸附性、相容性及易乳化性。使用混合器或均质机，氨基硅油容易被适当的表面活性剂乳化成稳定、透明的微乳液。它可以单独使用，也可以与其它有机硅或有机柔软剂组合成为特殊的柔软整理剂，适用於各种纺织品的柔软整理。

简介氨基硅油是专门用於纺织品柔软整理剂的基本成份。它具有最佳的吸附性、相容性及易乳化性。使用混合器或均质机，氨基硅油容易被适当的表面活性剂乳化成稳定、透明的微乳液。它可以单独使用，也可以与其它有机硅或有机柔软剂组合成为特殊的柔软整理剂，适用於各种纺织品的柔软整理。氨基硅油的氨值在0.2~1.2之间，氨值越高，柔软性和滑度越好，但是黄变会越大。

制取方法由氰丙基甲基二氯硅烷(或烷氧基硅烷)、氯丙基甲基二氯硅烷(或烷氧基硅烷)与二乙胺反应而制得氨基烷基硅烷，再经水解后与环四硅氧烷共聚而制得。

应用氨基硅油加入乳化剂后制成的乳液，常用作纤维织物处理剂，显著地提高柔软性、防皱性、弹性和抗撕裂强度。还用于器械、家具的抛光剂、纸张处理剂、涂层防冻剂及金属的防锈、防蚀剂。此外，氨基硅油还可以做发油、发蜡等美发用品的配合剂，使头发柔软富有光泽。

特性优良的柔软、平滑、均匀的手感。

增强织物的撕裂强度和抗皱性能。

改善织物的弹性。

耐水洗和耐乾洗。

容易乳化，可制成稳定的微乳液。

复配性极佳，与绝大多数有机柔软剂和其他纺织助剂相容。

选用在一般情况下按常规要求，不同织物对氨基硅油的选择是：

①纯棉类及混纺针织物、机织物，以柔软手感为主，主要可以选择0.6氨值的氨基硅油；

②纯涤纶织物，以平滑手感为主，可选择0.3氨值的氨基硅油；

③真丝针织物、机织物，以平滑手感为主，对光泽要求教高，主要选择0.3氨值的氨基硅油，复配平滑剂增加光泽；

④羊毛及其混纺物，要求柔软、平滑、弹性综合手感，色光变化小。可选择0.6氨值和0.3氨值的氨基硅油复配产品，有的品种可复配平滑剂增加弹性和光泽；

⑤羊绒衫、羊绒织物，综合手感比羊毛织物高，可选择高浓度复配产品；

⑥锦纶袜类，以平滑手感为主，选择高弹性氨基硅油；

⑦腈纶拉舍尔毛毯、腈纶及混纺毛线，以柔软为主，对弹性要求高，可选择0.6氨值的氨基硅油，兼顾弹性要求；

⑧麻类织物（亚麻、苎麻）以平滑为主，主要选择0.3氨值的氨基硅油；

⑨人造丝、人造棉类以柔软手感为主，可选择0.6氨值的氨基硅油；

⑩涤纶减碱量织物，主要为提高织物亲水性，可选择聚醚改性硅油（CGF），是由甲基含氢硅油与末端带有不饱和键的聚乙二醇、聚丙二醇等聚醚进行硅氢加成反应制成的。但柔软性较差，新的聚醚改性硅油在硅氧链上引入反应性的环氧基团等，改善了织物的手感及耐久性。

氨基硅油柔软剂是能增加纤维材料柔软性的物质。性能优良的柔软剂还可使纤维获得特殊的手感，赋予产品不同的整理风格，提高质量档次与附加值，增加服装穿着舒适性。 工业上使用的柔软剂按其主要有效成分可分为油脂型、表面活性剂型、反应型与聚合物型四大类。早期使用的柔软剂主要为前3类，进入70年代后聚合物柔软剂的发展与使用很快引起了人们的重视，并成为柔软整理的主流。在聚合物型柔软剂系列中，有机硅柔软剂(主要成分为聚有机硅氧烷)的性能最好、产量最大。据统计全球用于纺织后整理助剂的硅氧烷约15万吨，其中柔软剂占70%～80%。

聚醚硅油侧链碳原子上连有聚氧乙烯基或聚氧丙烯基、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚基的硅油即为聚醚硅油，是为改善第一、二代有机硅柔软剂使用过程中硅乳的抗剪切稳定性不理想、整理的织物吸湿性较差等而开发的产品。 它可由含氢硅油与不饱和聚醚在铂触媒催化下通过加成反应来制备，也可由环氧硅油与聚醚的开环反应、或者醇羟基改性硅油与双官能团羧酸、聚醚的酯化反应来制取。 侧链引入亲水性聚醚基后，硅油的亲水性增加，甚至由疏水性完全转化为水溶性。所以聚醚改性硅油使用过程中不会出现破乳、漂油问题。其次，聚醚基的引入还使被整理纤维或织物的吸湿性、抗静电性、易去污性增加，所以聚醚硅油在化妆品、洗发用品中使用较多。但聚醚硅油自交联成膜能力以及与纤维的结合能力均较弱。若制备过程在硅油主链上引入部分环氧基或保留部分环氧基，则可以解决这一问题。如结构为(Ⅰ)的硅油，性能上不仅有聚醚硅油的全部优点，而且整理的织物更柔软，抗皱、耐洗，还有毛感强等特点。所以聚醚/环氧硅油是阳离子氨基硅柔软剂开发成功之前用量最大、效果最好的一类活性有机硅柔软剂。

性能特点结构从结构上看，聚有机硅氧烷具有下列特点：

(1)主链Si—O—Si键为无机结构，侧链为有机基团，因而是一类典型的半无机、半有机高分子。

(2)主链上Si—O—Si键的键角(∠SiOSi)为130°～145°，Si—O键的键长为0.163nm～0.164nm，键能为367.8kJ/mol。和同族碳氧化合物相比(键角∠COC 108°，C—O键长0.142nm，键能357.4kJ/mol)，聚硅氧烷主链具有大键角，长键长，高键能的特点。

(3)侧链C—Si—O的键角为160°，C—Si键长为0.188nm，因此侧链甲基绕Si—O键旋转所需的活化能低，只有8kJ/mol。

(4)聚硅氧烷主链Si—O键间偶极与偶极的相互作用、侧链Si—CH3间的相互作用使聚有机硅氧烷分子只能甲基朝外、硅氧键向内以某种α螺旋结构存在。这种独特的结构导致聚硅氧烷链与链之间的相互作用力小，摩尔体积大，表面张力低。

(5)侧基为Si—H键、Si—OR或Si—OH基的聚硅氧烷均有反应性1。

性能聚有机硅氧烷分子具有下列特性：

(1)良好的电绝缘性、阻燃性、耐候性；

(2)理想的生理与化学惰性、无毒害、不污染生态环境；

(3)玻璃化温度低、耐高低温性能好、粘温流变性小；

(4)低表面张力引起的易铺展成膜性、消泡性、疏水性与润滑性。

另外，聚二甲基硅氧烷的部分甲基被其它有机基团如聚醚基、环氧基、醇羟基、巯基、羧基、磷酸酯基、氨基或氟烃基取代形成的改性硅油，除有上述通性外，还具有这些有机基团所赋予的附加性能。 所以，聚有机硅氧烷乳液用于织物的浸轧整理，不仅能有效隔离纤维，避免纤维与纤维直接接触，而且能使纤维表面的摩擦系数降低，使纤维易于相对滑动表现出柔软性。

聚有机硅氧烷乳液整理的织物具有如下优点：

(1)舒适的手感，理想的柔、滑、弹、挺性能；优良的抗皱性、悬垂性；

(2)一定的抗水性，良好的透气性；

(3)织物的抗摩性、抗撕裂强度增加，可缝纫性增强；

(4)混纺/化纤织物有仿棉、仿麻、仿毛或仿丝绸效应；

(5)使棉、麻、毛、丝绸等织物的尺寸稳定，防缩性提高。

发展历史有机硅柔软剂的发展历史可追溯至20世纪40年代。早在1940年，人们就尝试用二甲基二氯硅烷浸渍织物，以期获得某种防水效果。但二甲基二氯硅烷使用过程中会释放出对人体及织物有害的氯化氢气体。1945年，人们又用甲基硅醇钠的碱性溶液浸渍织物，发现织物经弱酸处理，于110°C～120°C烘干后有良好的防水效果，但是高碱性浸渍液对织物有不良影响。因此，上述两项技术均未被纺织工业所采用。 50年代左右含氢硅油出现后，Dow Corning公司的研究人员以含氢硅油乳液整理织物，获得了好的防水效果。但含氢硅油在织物表面所形成的防水膜硬、脆、且易脱落。而加入甲基硅乳与含氢硅乳共混整理，则形成的防水膜柔软、手感好。这是一项有实际意义的发现，由此引发了人们对有机硅作为织物柔软剂的研究兴趣。近50年来聚硅氧烷的发展，特别是反应性、功能性聚硅氧烷的出现，已使得有机硅柔软剂异彩纷呈，广泛用于纤维与织物柔软整理、纺丝油剂、毛发调理剂及家用洗涤剂的复配等多个方面。

第一代甲基硅油乳液(简称甲基硅乳)和甲基硅油与含氢硅油的共混乳液可称为第一代有机硅柔软剂。 制备方法：甲基硅油(粘度范围10～2×105cSt)、乳化剂和水用胶体磨研磨，直至形成白色稳定的乳液。 用法：一定含固量的甲基硅乳用水稀释配成工作浴液，织物一浸一轧或二浸二轧，100°C烘干，高温定型数秒。 甲基硅乳用于织物整理，在一定程度上能改善织物的手感与柔软平滑性，但甲基硅油与纤维之间只有物理吸附作用，硅油链间又不能交联成膜，所以整理的织物不耐洗 。一般洗3~5次后织物的柔软性就基本消失。另外，甲基硅乳的贮存稳定性与抗剪切稳定性不好，贮存与使用过程中容易出现破乳、漂油现象。若在甲基硅乳中配入含氢硅乳，可使成膜性得到改善。 1950年到1970年这20年期间，纺织工业所用的有机硅柔软剂基本上都属于此类。这类产品因性能不好已被完全淘汰。

第二代羟基封端或主链中含硅羟基的聚二甲基硅氧烷乳液称为羟基硅乳。 由于其主链末端或中间的硅羟基有反应性，受热时能进行交联，也能与纤维素上的醇羟基脱水形成醚，因此具有良好的成膜性和结合牢度。 制备方法有多种，但乳液聚合法是最主要的方法。1959年Dow Corning公司的Hyde等首次申请了乳液聚合法制羟基硅乳的专利，但用其作柔软剂的应用报告则是Brooks在1972年发表的。乳液聚合法制羟基硅乳，所用的原料为D4(八甲基环四硅氧烷)、乳化剂和催化剂。制备时先将乳化剂溶于水中，再滴加入D4分散，然后用酸或碱引发聚合。反应温度70°C~90°C，反应时间8~10h。反应完成后中和以使酸、碱催化剂失去作用。 根据所用乳化剂的不同，羟基硅乳可分为阴离子、阳离子、复合离子及非离子四种类型2。

1.阴离子型羟基硅乳

以D4作原料、十二烷基苯磺酸作催化剂、阴离子表面活性剂如十二烷基苯磺酸钠作乳化剂、水为分散介质，80°C~90°C反应8h制得的硅乳，即阴离子羟基硅乳。 阴离子羟基硅乳，相对分子质量大，稳定性较好，与阴离子树脂、助剂可混配使用，能使树脂用量减少20%~50%。稀释后用于织物的柔软整理，能在织物表面形成适度交联的有机硅薄膜，不仅可改善织物的手感，而且可使织物的抗撕裂强度提高，干态急、缓弹性分别由237.6°和270°提高到253.3°和287.3°，耐洗性达到15次。此外，阴离子羟基硅乳的整理浴液中配入少量的三甲氧基甲基硅烷效果会更好。

2.阳离子羟基硅乳与复合离子型羟基硅乳 以D4作原料， 阳离子表面活性剂如十二烷基二甲基苄基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵作乳化剂，碱金属氢氧化物如KOH、NaOH作催化剂，经乳液聚合制得的羟基硅乳即阳离子羟基硅乳。 阳离子羟基硅乳相对分子质量较小，稳定性较差，与阴离子树脂或助剂不能配伍使用，甚至工作浴液中少量的阴离子树脂也会导致它发生破乳漂油，所以应用上受到限制。但阳离子羟基硅乳整理织物的手感较阴离子羟基硅乳好，而且整理的织物滑爽、挺括、有较高的抗水性。 在乳液聚合配方中加入非离子表面活性剂，可改善阳离子羟基硅乳的稳定性和耐硬水性，使制得的硅乳能与2D树脂、氯化镁、荧光增白剂VBL等同浴使用。这种以非离子、阳离子表面活性剂作复合乳化剂制得的硅乳称为复合离子型硅乳，如D4 50g，新洁而灭 3g，OP-10 2g，KOH(浓度10%)4.8g和H2O 100g 在80°C~90°C聚合数小时制得的硅乳即属此类[9]。2.2.3 非离子羟基硅乳 以非离子表面活性剂OP、TX、AEO、Span、Tween等作乳化剂，经乳液聚合制得的羟基硅乳即非离子羟基硅乳。与阴、阳离子羟基硅乳相比，该硅乳不带电荷，因而使用过程稳定性更好、适应面广，所以许多公司都在大力开发研究。例如瑞士汽巴嘉基公司研制生产的Ultratex FSA就是一种相对分子质量在20万以上的非离子羟基硅乳。据介绍，该硅乳的pH值为5，贮存稳定性在-10°C~25°C为一年，耐硬水、电解质和稀酸，与一般的纺织助剂有较好的相容性，用于织物整理，既能提高抗皱性、柔软平滑性，又不降低纤维强度和染色牢度，而且织物有洗可穿性。所以，在性能和应用方面比美国Dow Corning公司的阴离子羟基硅乳DC—1111又进了一步。

第三代功能性有机硅柔软剂是新出现且发展速度最快的一类柔软剂，主要成分为各种有机基团改性的硅油，如聚醚基、环氧基、醇羟基、巯基、羧基、磷酸酯基、氨基或氟烃基改性的硅油。由于这些基团能赋予硅油新的性能，从而构成了具有特殊功能的第三代有机硅柔软剂3。

本词条内容贡献者为:

邱学农 - 副教授 - 济南大学