有机硅与纺织印染行业的关系

1 前言

随着科学技术的发展和人民生活水平的日益提高,人们对穿着越来越讲究。因而，对提高纺织产品质量档次的需求愈加迫切为了改善纺织品的性能，提高产品质量档次。满足人们越来越高的需求，适应日益激烈的市场竞争，国内外纺织印染行业广泛借助于化学助剂。其中有机硅聚合物广泛应用于纺织印染行业的织布，染整、缝制等各个过程。是纺织品高附加值化、高功能化不可缺少的助剂之一。

美国道康宁公司，通用电气公司，从40年代开始，做了许多开拓性的研究。50年代初，美国道康宁公司发现二甲基硅油与含Si-H键的二甲基硅氧烷乳液，用于整理织物具有良好的防水性能、优良的透气性能，从而确定聚硅氧烷类化合物可以作为优良的织物防水整理剂。随着科学研究的不断深入和发展，美国、欧洲、日本等国，研制出品种多的有机硅聚合物用作纺织印染助剂。它适应性好，用途广泛，耗量较大，在纺织印染助剂中占有无可比拟的重要地位。有机硅聚合物具有优异的耐热性，显著的疏水性，良好的耐磨性和不发粘性能，经有机基团改性后的有机硅又具有优良的亲水性和抗静电性。同时具有柔软、滑爽和良好的回弹性。

70年代后期，我国科技工作者开始研制开发有机硅纺织助剂。目前我国已有几百个科研单位和工厂从事有机硅纺织印染助剂的研究和生产。在纺织印染中应用的有机硅产品多达数百种。

2 有机硅与纺织印染行业的关系

有机硅与纺织行业的联系非常密切。全世界有机硅产量的20%以上是用于纺织印染助剂。我国有机硅的生产起步较晚，但用于纺织印染助剂的有机硅约占总产量的25%左右。有机硅在纺织印染工业中用途十分广泛，从化纤的抽丝、牵伸、仿羽绒纤维的生产，到纺织前整理的梳理、并条、复洗，染中的增深、增艳、消泡，以及织物后整理的涂层、防水、拒油、亲水、防污、防静电处理和柔软、回弹整理，几乎每道工艺都要使用有机硅助剂。

有机硅广泛用于纺织印染工业的主要原因有以下几点：

2.1 纺织印染科学技术的飞速发展

化纤合成技术的发展，使纺织工业可以制作有化纤特色的纺织品，在外观和形态上十分接近天然纤维，可以做到仿丝像丝、仿毛像毛，有些“高仿真”、高品质的化纤织物能达到“以假乱真”的水平。但是，就纺织加工过程而言，单纯的物理加工无论如何不能使化学纤维具有天然纤维一样的化学和无理特性，织物的服用舒适性也不能与天然纤维织物相比。因此，需要采用各种印染助剂进行后整理，对于纯天然织物来说，为了创造更多附加值，改善织物的缺陷和不足，也需要进行后整理。例如，对纯毛、棉制品进行“超柔软”整理，硬挺、防污、弹性、洗可穿、防静电、阻燃、遮光、防紫外线、卫生等整理，达到增加功能性的需求。此外，纺织印染工艺的不断也对助剂提出越来越高的要求。

2.2 有机硅独特的化学结构适用于纺织印染助剂。有机硅的硅氧键结构Si-O-Si，赋于较大的键角和键长，分子间作用力小，不象一般的有机高分子容易结晶，因此透气性良好;其较高的键能使于有机硅聚合物具有突出的耐热和优异的柔软性;其分子链的螺旋结构和甲基伸向外侧，使之具彩低的表面张力，良好的拒水性和消泡功能;因为硅氧键(Si-H)具有比较大的活性，能在高温和金属盐作用下发生水解和缩合进而交联成膜;有机硅季铵盐的活性基团，有抗菌防霉的功能。由于结构上的特殊性，使有机硅氧烷聚合物具有润滑、柔软、拒水、消泡、抗菌防霉等一系列特性，适用于棉、麻、丝绸、毛等各种纤维的整理。因此，有机硅已被公认为是性能优异的纺织印染助剂种类。

2.3 有机硅助剂与纺织印染行为紧密相联

国外中高档纺织品已经普遍全盘秀机硅助剂整理，德国50%、日本35%，韩国和台湾20%以上的织物经有机硅整理，而我国纺织品做柔软等后整理的不到产品总量的15%。有机硅助剂在纺织印染中的应用可用下列方框表示。从图表可以看出，有机硅在纺织印染工业中，应用范围非常广泛，而且是提高印染产品档次的关键。

3 有机硅纺织印染助剂分类及更新换代产品

有机硅纺织印染助剂经历了由低档到高档的发展过程。它与有机硅聚合物的活性以及与纤维的反应性能有关。有机硅纺织印染助剂品种繁多，目前尚无统一命名及产品标准。根据有关资料，有机硅织物整理剂可以按以下几种类型来划分。本文以有机硅聚合物所带化学反应活性基团划分，基本上分为三种类型：即非活性、活性及具有反应性基团的聚团的聚硅氧烷化合物。

3.1 非活性聚硅氧烷化合物

聚二甲基硅氧烷(简称甲基硅油)

采用二甲基硅氧烷经机械搅拌混合乳化用于织物后整理。西德拜耳公司生产的Ferlit-SE为二甲基硅氧烷、环氧树脂、催化剂等混合乳液，它们配合应用，具有较好的柔软整理效果。日本国大日本油墨公司的Silicon-500柔软剂是以聚甲基硅氧为主，加入少量含氢聚硅氧烷乳液。美国道康宁公司生产的含固量35%的聚二甲基硅氧烷，为阴离子型乳液聚合物，用作织物柔软的回弹(挺括)整理，较前者有所改进，中DC-100乳液、DC-347乳液等。国内生产这类有机硅柔软剂、防水剂，如有机硅柔软剂SO、SPE、PQR、TC、FS、RS……等等。这类有机硅柔软剂能赋于织物手感柔软滑爽;但因其不能自身交成网状结构，也不能与纤维发生反应，而是由一种吸引力附着纤维表面上，所以耐洗性较差。这种以二甲基硅油和含氢硅油机械混合乳化物为主的织物整理剂，称为第一代有机硅织物整理剂。

3.2 活性聚硅氧烷化合物

3.2.1 聚甲基含氢硅氧烷(简称甲基含氢硅油)其化学结构式如下

美国道康宁公司确认Si-H键的聚二甲基硅氧烷,用熔剂或乳液对织物进行处理,可以获得透气性良好的拒水效果.国内70年代后期,开始研制生产这类产品,由于其自身的缺陷,一般同羟基硅油乳液复配使用,效果较好。

3.2.2 羟基硅油乳液(简称羟基硅乳)，其化学结构式如下：

这种两端接有羟基的羟基硅油乳液，是由八甲基环四硅氧烷、乳化剂、催化剂等以乳液聚合工艺制成。这是目前最广泛地用于纺织品整理的有机硅助剂品种，它和含氢硅油共同使用时可以与织物纤维形成化学键，达到织物整理效果的持久性。同时可以改善因含氢硅油过分交联使织物效果差的问题，提高被整理织物的抗皱性、平滑性、防水性和耐洗性。道康宁公司开发生产的DC-1111是首创用于织物整理的羟基硅油乳液，效果很好。国内很多科研和生产单位参照道康宁公司的专利(保护期已过)，研制生产这种羟乳。有机硅防水剂“A、B、C”三组份，即是含氢硅油乳液、羟基硅油乳液和催化剂。此外瑞士汽-嘉公司的UL-Tratexfsa，日本日华公司AM等有效成分也主要是羟基硅油乳液，上述含氢硅油和端羟基硅油乳液称为第二代有机硅织物整理剂。

3.2.3 具有有机反应自学成才性基团聚硅氧烷

具有有机反应活性基团聚硅氧烷系有机基改性的聚硅氧烷，即改性有机硅。近年来相继研制开发了多种有机硅化合物，它赋予被整理织物具有新的优异性能和耐洗效果，是有机硅织物整理剂第三代产品。