專業(yè)知識：柔軟劑分類及性能與性能測試方法

　　柔軟劑的分類

　　柔軟劑是染整助劑中品種最多、用量最大的一類助劑。據(jù)報道，上海印染技術(shù)研究所所在1990-1999年中收集的920只國內(nèi)外助劑樣品中，柔軟劑就有350只，占38%。如此多的柔軟劑品種，根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)來看，基本上是長鏈脂肪族類或高分子聚合物類兩大類。

　　長鏈脂肪族類柔軟劑分子結(jié)構(gòu)中的碳?xì)溟L鏈能呈無規(guī)則排列的卷曲狀態(tài)，形成分子的柔曲性，其柔曲的分子吸附在纖維表面起到潤滑的作用，降低了纖維與纖維的動、靜摩擦系數(shù)。因此，長鏈脂肪族類結(jié)構(gòu)一般均有較好的柔軟作用，在柔軟劑中不僅品種多，而且用量較大。這類柔軟劑根據(jù)其離子性可分為陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性型。

　　另外，對于天然油脂及石蠟類柔軟劑，因為都是天然的潤滑性物質(zhì)，也可作為單獨的一類，但也有根據(jù)其使用乳化劑的離子性的不同把其分別歸入不同的離子性類別。

  高分子聚合物類柔軟劑主要有聚乙烯和有機硅兩大類。聚乙烯類柔軟劑的品種比較單一，用量也較少，用量也較少，使用較多的主要還是有機硅柔軟劑。

　　由于聚硅氧烷主鏈?zhǔn)呛芤讚锨穆菪隣钪辨溄Y(jié)構(gòu)，其可以360度自由旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)所需的能量幾乎為零。

　　因此，聚硅氧烷獨物的分子結(jié)構(gòu)符合紡織品的柔軟機理，不僅能降低纖維間的靜、動摩擦系數(shù)，而且其分子間作用力很小，又降低纖維的表面張力，是紡織品柔軟整理劑的理想材料。

　　有機硅柔軟劑，特別是氨基改性有機硅柔軟劑是近年來發(fā)展最快的柔軟劑品種。

　　主要柔軟劑性能介紹

　　由于柔軟劑能賦予織物以柔軟、舒適的手感，因此能提高織物的質(zhì)量和附加價值。這符合當(dāng)今追求服裝高檔、舒適的潮流。使柔軟劑的用量越來越大，這也促地使了柔軟劑品種的快速發(fā)展。現(xiàn)國內(nèi)柔軟劑品種就有數(shù)百種，分述如下：

　　1、陰離子型柔軟劑：陰離子型柔軟劑除了肥皂、磺化油等外，其主要成分為琥珀酸十八醇酯磺酸鈉、十八醇酯硫酸酯等帶長鏈烷烴的防離子化合物或陰離子、非離子化合物。一般具有良好的潤濕性和熱穩(wěn)定性，能與熒光增白劑同浴使用，可作為特白織物的柔軟劑。也比較適用于纖維素纖維，可賦予織物較好的吸水性，但其對纖維的吸附類似于直接染料，比較弱，故柔軟效果較差，且易被洗去。另外，由于它有浴中柔軟作用，可用于絲綢精練，以防止擦傷(灰傷)。

　　2、非離子型柔軟劑：非離子型柔軟劑一般為十酸(或醇)的聚氧乙烯酯(或醚)、季戊四醇或失水山梨醇的脂肪酯酯。由于非離子型柔軟劑較離子型柔軟劑對纖維的吸附性差，僅可起平滑作用。但它能與離子型柔軟劑合用，地其他相容性好，對電解質(zhì)穩(wěn)定性好，并且沒有使織物黃變的缺點，可作為無耐久性的柔軟整理劑，也可作合成纖維紡絲油劑的重要組成部分。其部分產(chǎn)品能作為織物“絲鳴音”的仿絲綢整理劑。

3、陽離子型柔軟劑：這類柔軟劑品種較多，是目前使用最普遍的柔軟劑。主要是由于大多數(shù)纖維在水中帶有負(fù)電荷，陽離子型柔軟劑容易吸附在纖維表面，結(jié)合能力較強，能耐高溫、耐洗滌，且整理后織物豐滿滑爽，能改善織物的耐磨性和撕破強力，對合成纖維還具有一定的抗靜電效果。因此被廣泛用于棉、錦綸、腈綸等織物，也有此品種適用于絲綢。但部分陽離子型柔軟劑在高溫時易引起黃變，并伴有耐光色牢度的下降。陽離子型柔軟劑一般是十八胺或二甲基十八胺的衍生物或硬脂酸與多乙烯多胺的縮合物。根據(jù)其結(jié)構(gòu)又可分為叔胺類柔軟劑、季銨鹽類柔軟劑，咪唑啉季銨鹽類柔軟劑、雙烷基二甲基季銨鹽類柔軟劑等。

　　4、兩性型柔軟劑：兩性型柔軟劑是為了改進陽離子型柔軟劑而發(fā)展的一類柔軟劑。其對合成纖維親和力較強，沒有泛黃和使染料變色等弊病。也可用于絲綢的復(fù)練工序，使絲綢手感更好。兩性型柔軟劑還可與陽離子型柔軟劑一起使用，起到協(xié)同增效作用。這類柔軟劑一般為烷基胺內(nèi)酯型結(jié)構(gòu)。

　　5、有機硅柔軟劑：這類柔軟劑是聚硅氧烷及其衍生物的乳液或微乳液，能使織物具有良好的柔軟和平滑的手感。產(chǎn)品有乳液聚合，高分子硅油乳化和經(jīng)改性、復(fù)配等生產(chǎn)工芑，已基本形成體系，供應(yīng)的品種牌號也較多。但應(yīng)用效果和性能仍有很大差異。

　　①二甲基硅沒乳液：這是在有機硅柔軟劑中最早應(yīng)用的產(chǎn)品，用作柔軟劑的硅油相對分子質(zhì)量一般為6萬-7萬。經(jīng)整理后可賦予織物滑、挺、爽的手感，降低織物的摩擦系數(shù)，并提高織物的耐磨性和可縫性。但因其分子鏈上沒有反應(yīng)性基團，故不能與纖維發(fā)生反應(yīng)，也不能自身交聯(lián)，而只是靠分子引和附著在纖維表面，因此耐洗性較差，彈性提高也有限。

    ②有機硅羥乳(羥基硅油乳液)：這是我國20世紀(jì)80年代使用最廣的有機硅類柔軟劑。其相對分子質(zhì)量一般為6萬-8萬，相對分子質(zhì)量越大，柔軟性和滑爽感越好。由于其分子鏈末端和閎基封端，因此在交聯(lián)劑、催化劑的作用下，能與纖維的反應(yīng)性基軒或自身發(fā)生交聯(lián)而形成有一定彈性的高分子薄膜，因此具有耐洗性，且能提高織物的彈性。有機硅羥乳根據(jù)其使用的乳化劑離子性的不同分為陽離子有機硅羥乳和陰離子有機硅羥乳。雖然有機硅羥乳在分子鏈的末端存在羥基，對提高其親水性和乳液穩(wěn)定性有一定幫助，但由于有機硅羥乳的乳液顆粒很難控制細(xì)小、均一，因此乳液的穩(wěn)定性也很難掌握，在應(yīng)用時易出現(xiàn)漂油現(xiàn)象，使織物上出現(xiàn)難以去除的油斑等疵病。因此有機硅羥乳類柔軟劑的乳液穩(wěn)定性好壞也是評定其質(zhì)量的重要指標(biāo)。

　　③親水可溶性有機硅(聚醚型親水有機硅)：這類有機硅柔軟劑通常是聚醚和環(huán)氧基改性的聚硅氧烷，外觀為無色透明的稠厚液體，能賦予織物良好的吸濕透氣性和抗靜電性能等，由于其屬非離子性，能與各種助劑混合應(yīng)用。當(dāng)其與樹脂一起使用時，能降低樹脂吸氯性和釋放甲醛量；除了用于樹脂整理和柔軟整理外，還廣泛用于涂料染色工藝，不僅可改善織物因粘合劑而影響的手感，還可以改進粘合劑粘輥筒的缺點。

　　④氨基改性有機硅：在聚硅氧烷的大分子鏈上引入氨基，可以使有機硅的性能得到很大改善。氨基的引入不僅能與纖維形成牢固的取向、吸附作用，使纖維之間的摩擦系數(shù)下降，而且能與環(huán)氧基、羧基、羥基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，故能適用于棉、毛、絲、粘膠纖維、滌綸、錦綸、腈綸等各種纖維及其混紡織物。織物經(jīng)其整理后，能獲得優(yōu)異的柔軟性、回彈性，其手感軟而豐滿，滑而細(xì)膩。一般來講，氨基含量越高，柔軟度越好。但較高的氨基含量，也意味著較大的泛黃性。這主要是其側(cè)鏈上的—(CH2)NH(CH2)2NH2有兩個胺基(伯胺基和仲胺基)，共有三個活潑氫原子，容易氧化形成發(fā)色團，而這種雙胺結(jié)構(gòu)更具有加速氧化的協(xié)同作用。因此，在氨基含量和泛黃性之間，必須有一個最佳的平衡。

　　將氨基改性有機硅制成微乳液，在近十年來發(fā)展很快。由于在硅氧烷分子上引入了氨基，提高了其親水性，因此選用適當(dāng)?shù)娜榛瘎┖椭苽涔に嚕茨苁怪蔀榱皆?.15μm以下的微乳液。由于其粒徑小于可見光的波長，對可見光沒有阻抗性，因此可使乳液變得透明。正是其顆粒的粒徑僅為普通乳液中顆粒粒徑的1/10，使微乳液中有效顆粒數(shù)增加了103倍(若濃度相同)，微乳液與織物的接觸機會大大增加，且在織物表面鋪展性好，容易滲透到纖維內(nèi)部。因此這種產(chǎn)品可賦予織物良好的內(nèi)部柔軟度，這種柔軟度也更為耐久。微乳液產(chǎn)品的水溶性、儲存穩(wěn)定性、耐熱穩(wěn)定性、抗剪切穩(wěn)定性一般也會更好。

　　常用的雙氨基有機硅柔軟劑雖然有很好的柔軟效果，但白度、吸水性、易去污性都較差，而且隨著聚合物中氨基官能團的增加而變得嚴(yán)重。為了改善這些缺點，可以通過氨基官能團的類型和數(shù)量的變化來實現(xiàn)。改變氨基官能團類型主要是將伯胺基變成仲胺基或叔胺基，如N-丙基環(huán)己胺(仲胺)和N—丙基哌嗪(叔胺)改性的有機硅柔軟劑已被開發(fā)應(yīng)用于織物整理。這類柔軟劑在烘焙時可以減少泛黃，且比伯胺官能團的有機硅柔軟劑具有較少的疏水性，但使織的的手感有一些枯燥感。主要用于漂白織的和淺色織物的柔軟整理。

　　另外，為了獲得超平滑的手感，將二甲基硅氧烷大分子的兩端用氨基改性封端，其在織物上可以形成非常整齊的定向排列，從而獲得優(yōu)異的平滑手感；如果將聚硅氧烷的部分側(cè)鏈基和兩端基均用氨基改性取代，將其作為織物整理劑，它可使織物獲得更好柔軟性。

　　現(xiàn)在有機硅柔軟劑發(fā)展很快，品種越來越多，價格也有下降，使用機硅柔軟劑的應(yīng)用數(shù)量有了較大幅度的增長。除了上述的各類有機硅柔軟劑外，還有環(huán)氧基改性、酰胺基改性、羧基改性等有機硅柔軟劑。因目前應(yīng)有較少，這里不一一介紹。

　　6、低分子聚乙烯乳液：該柔軟劑是低分子聚乙烯經(jīng)氧化處理后再經(jīng)乳化而成的產(chǎn)物。對纖維有一定的親和力，使只物具有平滑的手感，可與樹脂同浴應(yīng)用，且可提高因樹脂整理而降低的撕破強力和耐磨性能，是有機硅柔軟劑推廣應(yīng)用前的廉價的織物柔軟滑爽助劑。目前這類柔軟劑一般不單獨應(yīng)用，可作為各類柔軟劑的復(fù)配組分，也可用作羥基硅乳液中的穩(wěn)定劑。

　　柔軟劑性能測試方法

　　1.手感的評定

　　一般由幾個熟練的操作者根據(jù)柔軟整理織物的實際手觸感覺，對織物的柔軟性、滑爽性和豐滿度評定，用適當(dāng)?shù)奈淖直硎臼指星闆r。

　　2.耐熱變色性和耐熱泛黃性試驗

　　⑴試驗方法：將經(jīng)過柔軟整理后的織物(耐熱變色性為有色織物；耐熱泛黃性為漂白織物)，在(185±2)℃下焙烘(或壓燙)3min，冷卻后按下法判別。

　　▼耐熱色變性是通過比較加熱和未加熱織物的色相差異，用變褪色灰色樣卡評定等級。

　　▼耐熱泛黃性是通過判斷加熱織物相對于未加熱織物的黃變程度，用沾色用灰色樣卡評定等級。也可測定加熱后和未加熱織物的白度，根據(jù)白度的降低評定泛黃性能的大小。

　　⑵說明：

　　▼織物熱處理可用熱風(fēng)干燥機、烘箱、升華牢度儀、燙焦試驗儀等設(shè)備。

　　▼根據(jù)纖維種類不同，熱處理溫度、時間等條件應(yīng)不同，可根據(jù)情況而定，報告中應(yīng)注明各項試驗條件。

　　3.伸縮性試驗

　　⑴試驗方法：將試樣剪成徑向24cm、緯向2cm的長條，然后在松弛狀態(tài)下，在織物中部作定長20cm的兩條標(biāo)記線，將織物上端夾到固定夾上，下端加質(zhì)量為5g的負(fù)荷，1min后測定標(biāo)線之間的距離L2(cm),然后200g的重錘，仍留5g的負(fù)荷，1min后測定標(biāo)線間的距離L3(cm)。根據(jù)測得的L1、L2、L3計算伸長率和回復(fù)率。

　　⑵計算：

　　伸長率=(L2—L1)÷L1×100%

　　回復(fù)率=(L2—L3)÷（L2—L1)×100%

　　⑶說明：針織品測定L2距離時加荷質(zhì)量為100g。

　　4.織物耐磨性能試驗

　　⑴儀器與材料：

　　儀器：具備可測試平磨、折磨、曲磨性能的儀器，可采用日本進口的三用耐磨儀。最早有國產(chǎn)Y521三磨儀，現(xiàn)已較少使用，Y522圓盤式織物耐磨儀主要是測平磨。

　　其他：磨料；圓刀劃樣器(?11.3cm)；尺等。

　　⑵試驗方法：

　　①平磨：用圓刀劃樣器取直經(jīng)為11.3cm的圓形試樣5塊，放在橡皮膜上，調(diào)節(jié)摩擦速度為(125±5)次/min，壓塊質(zhì)量為0.45kg，氣泵壓力為28kPa，用金剛砂紙(400#水砂紙)進行多向摩擦，直至試樣磨破，儀器自動停止，記錄摩擦次數(shù)，計算平均值。

　　②曲磨：在布樣上取20cm×3cm(若試樣紗線密度為20根/cm以下，取20cm×4cm)經(jīng)向(經(jīng)×緯)、緯向(緯×經(jīng))各5塊試樣，兩邊抽去相同根數(shù)的邊紗，使試樣寬度保留2.5cm。加上根據(jù)織物平方米質(zhì)量選擇的拉伸重塊和壓塊(見下表)。將試樣、刀片裝好，選擇開關(guān)撥向曲軸處，開動儀器，摩擦速度為(125±5)次/min。織物反復(fù)彎曲，在金屬刀片上往復(fù)摩擦，直至樣片磨斷為止。記錄摩擦次數(shù)，經(jīng)、緯向分別取平均值(取整數(shù))。

　　試驗選擇的拉塊或壓塊質(zhì)量依據(jù)

 ③折磨：分別取7.6cm×2.5cm的經(jīng)緯向試樣各5塊，在折磨夾具上裝上試樣，壓塊質(zhì)量為0.227kg或0.454kg(根據(jù)織物的平方米質(zhì)量選擇)。用400#水砂紙作為磨料，向同一方向摩擦，直至試樣片磨斷。記錄摩擦的次數(shù)，經(jīng)、緯向分別取平均值(取整數(shù))。

　　5.柔軟度的測定—心形環(huán)法

　　⑴試樣準(zhǔn)備：從待試織物上分別裁取2.5cm×25cm的經(jīng)、緯向試樣各10條。

　　⑵測試步驟：將試樣兩端用膠帶(1.25cm×7.6cm)平整地粘貼在板條(318mm×19mm×3mm)上，其安裝如圖所示。試樣的有效長度為20.0cm，形成的心形環(huán)平面垂直于懸吊織物的平板條。1min后測量水平平板條頂部至心形環(huán)最低處的距離L(mm)。試樣的經(jīng)、緯向及其正、反面各測5次，用經(jīng)、緯向平均值表示。測量值L大,表示織物柔軟性較好；反之，則相對較差。另外測量值L也可表示織物定向(經(jīng)、緯向)抗彎曲硬度的倒數(shù)值。

  ⑶說明：柔軟度也可用測試硬挺度的方法進行測試。只是抗彎曲硬挺度與柔軟度是倒數(shù)關(guān)系，即抗彎曲長度越短，表示柔軟性越好；反之，則相對較差。

　　6.懸垂性測試

　　⑴試樣準(zhǔn)備：取直徑為24cm無折痕的圓形試樣2塊，在每塊圓形試樣的中心剪(或沖)一個直徑為0.4cm定位孔。其測試用專用裝置：懸垂性測定儀

　　⑵測試步驟：剪取與試樣和夾持盤大小相同的制圖紙各一塊，在天平上稱量(精確至0.001g).將織物懸垂性測定儀調(diào)整到描圖法狀態(tài)，將試樣放在夾持盤上，使織物經(jīng)向指向操作者，再依次放上有機玻璃劃樣板、制圖紙以及上蓋，輕輕向下按3次，靜止3min,根據(jù)懸垂后織物的投影描圖，然后剪下所描的圖樣，再次稱量。

　　⑶計算：

　　F=(m3—m2)÷(m1—m3)×100%

　　式中：F—懸垂系數(shù)

　　m1—試樣大小的紙的質(zhì)量，g;

　　m2—夾持盤大小的紙的質(zhì)量，g;

　　m3—懸垂后投影大小的紙的質(zhì)量，g;

　　⑷結(jié)果：織物懸垂系數(shù)越小，表示試樣越柔軟。

　　7.針裂牢度—縫紉性試驗

　　⑴試驗機：高速縫紉機，轉(zhuǎn)速4000r/min；縫衣針9#～14#,針尖應(yīng)保持光滑，不發(fā)毛。

　　⑵試驗方法：將試樣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(溫度20℃，相對濕度65%)下放置24h以上，取經(jīng)向60cm，緯向15cm的長方形織物，折疊成4層，成15cm×15cm的正方形，以行與行之間距離為1.3cm，經(jīng)、緯向各縫兩行(成井字形)，縫紉針腳密度為每2.5cm縫(11±1)針。縫紉結(jié)束，將試樣攤開，以5倍以上的放大鏡檢視試樣反面，記錄纖維被針刺斷起毛的針數(shù)，計算其占總針數(shù)的百分率。

　　⑶計算：斷針率=斷紗針孔數(shù)÷總針孔數(shù)×100%

　　⑷說明：

　　★若無高速縫紉機，可采用家用縫紉機，用最高轉(zhuǎn)速進行試驗。

　　★試驗時縫衣針上不必穿上縫紉線。

　　★若以上方法未能看出纖維的斷裂現(xiàn)象，可將試樣浸入40℃、0.5%皂洗液中10min中取出，沿經(jīng)、緯向各搓洗10次，用冷水洗凈，并在低溫下晾干，再用放大鏡檢視。

　　8.機織物抗滑移性試驗

　　⑴試驗儀器：織物強力試驗機，拉伸速度(100±10)mm/min。

　　⑵試樣準(zhǔn)備：取經(jīng)、緯向試樣(整理與未整理織物)35cm×10cm各一塊，長度方向平行于緯紗的為經(jīng)向試樣。在試樣的一端10cm處劃一折疊線。將試樣沿折疊線折疊，在距折痕10mm處沿寬度方向用縫紉機【針號為Nm90(14#)，針跡密度為5～5.5針/cm，采用滌綸縫紉線】縫制一條直形縫，線縫必須平行于橫向紗線，且縫合試樣不能起皺。然后沿折痕裁開。

　　⑶將試樣夾持在試驗儀器(強力機)上，夾持中心點位于試樣縱向中心線上，預(yù)加張力不超過2N，然后對試樣施加拉伸負(fù)荷，測定施加80N(或120N，視織物滑移量而定)時織物縫線中心部位經(jīng)(或緯)紗滑移的長度(mm)。比較經(jīng)整理與未經(jīng)整理的織物縫合處經(jīng)紗(或緯紗)在某一負(fù)荷時的移量的變化。

　　⑷說明：機織物的抗滑移測定若按GB/T 13772.1—1992試驗，對強力機的要求較高(需能繪制負(fù)荷—伸長曲線)，而且滑移量的計算也比較麻煩。因此，這里采用測定在一定負(fù)荷時的織物縫合處的紗線滑移量。

　　9.表面摩擦性試驗

　　試驗裝置由兩塊貼襯有試驗織物的木板(木塊)組成，下面一塊為上面鋪蓋有試驗織物的且一端固定而另一端可以自由調(diào)整傾斜角度的木板，上面的一塊為下面固定有試驗織物的木塊。為了使兩層織物緊密接觸，可在上木塊上放一重物。試驗時，將下木板平放在試驗桌上，上木塊放在下木板中部靠抬起的一端。然后，將下木板以固定點(或與桌面接觸點)為支點，慢慢抬起下木板的另一端，直至上木塊開始向下滑動時，測量下木板抬起的角度(θ)。

　　織物靜摩擦因素(μ)=tgθ

　　10.織物風(fēng)格的測試

　　織物的手感是通過手的摸、擠、壓、捏等作用，將織物的力學(xué)性能反映到大腦，并由大腦感知，做出心理判斷。織物風(fēng)格儀就是將手對織物的物理作用分解成一些基本的力學(xué)作用，如拉伸、彎曲、壓縮、剪切、摩擦等，通過適當(dāng)?shù)臏y量方法來測量以上力學(xué)性能的儀器。織物風(fēng)格儀可將織物手感的感官測量變成客觀的定量測定。這種單項力學(xué)性能的測量在以上的方法中已介紹了一些，而織物風(fēng)格儀則是將這些單項性能的測量組合在一臺儀器中。

　　不同類型的織物風(fēng)格儀測試的力學(xué)性能有所差異，如國產(chǎn)SYG風(fēng)格測定儀可測定織物的彎曲、壓縮、摩擦、起拱變形、交織阻力等15項力學(xué)性能指標(biāo)，來表示織物的風(fēng)格，其測試指標(biāo)與風(fēng)格的關(guān)系見下表：

　　SYG風(fēng)格測定儀測試的織物力學(xué)性能指標(biāo)