氨基硅油對棉織物酚黃變性能的影響

尚 柯，韓莉穎，張 鵬，陳天逸，曹 政

（浙江傳化功能新材料有限公司，浙江杭州 310000）

白色或淺色織物在儲存過程中經常會出現酚黃變的現象，在銷售過程中，面料一旦出現泛黃，其檔次和銷售價格都會大打折扣。引起織物酚黃變的主要原因是包裝材料聚乙烯，在聚乙烯的生產加工過程中，一般都會添加含有空間位阻的酚類抗氧化劑，其中BHT（2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚）由于價格便宜而被廣泛使用。

BHT 由于在聚乙烯中的溶解度很小，在儲存過程中會轉移至織物或服裝面料上，并與含氮的氧化物發生復雜的化學反應形成DTNP。DTNP 是2,6-二叔丁基對硝基苯酚，當pH 小于7 時，DTNP 無色，在室溫狀態下極易升華而轉移；當pH 大于7 時，DTNP 是黃色的酚鹽；當pH 為7 時，兩者各1/2。BHT 酚黃變的機理［1］如下：

近年來，很多面料采購商將面料的酚黃變指標納入驗貨合同，因此越來越多的印染廠開始重視印染工藝中影響酚黃變的因素，其中柔軟劑的酚黃變性能倍受關注。目前行業普遍認為柔軟劑的結構、氨值以及布面pH 對酚黃變的影響比較大，而對于硅油乳液體系中的其他影響因素，例如乳化劑、溶劑以及其他添加劑的研究較少［2-5］。本實驗從氨基硅油的氨值、pH、乳化劑、乳化比例、有機溶劑、填充劑等方面分析可能影響酚黃變的因素，從而探索改善柔軟劑酚黃變的方法。

1 實驗

1.1 材料

未上柔純棉雙面針織漂白布（32 支，266 g/m2，白度73.5），柔軟劑A（氨基硅油A，氨值0.10～0.15，黏度50 000～100 000 mPa·s）、柔軟劑B（氨基硅油B，氨值0.23～0.28，黏度900～1 500 mPa·s）、柔軟劑C（氨基硅油C，氨值0.38～0.43，黏度500～900 mPa·s）、柔軟劑D（氨基硅油D，氨值0.55～0.60，黏度800～1 600 mPa·s）、抗酚黃變劑TF-623（傳化智聯股份有限公司），乳化劑AEO3、AEO6、AEO9（杭州電化集團助劑化工有限公司），乳化劑TO5、TO8［巴斯夫（中國）有限公司］，甘油、山梨醇、二乙醇胺、異丙醇、丁醚、交聯劑RF-162（上海如發化工科技有限公司），冰醋酸（工業級），抗酚黃變試紙，PVA 塑料板。

1.2 儀器

SHA-CA 水浴恒溫振蕩器（常州易晨儀器制造有限公司），VM-1A-600 軋車、PT-1A 定形機（日本遷井公司），烘箱，pH 計（上海雷磁儀器廠），X-RITE 計算機測色儀（美國愛色麗公司），電子天平［梅特勒-托利多國際貿易（上海）有限公司］。

1.3 實驗方法

1.3.1 原油乳化

將原油與乳化劑混合并攪拌均勻；把稱量好的冰醋酸2%（對原油質量）加入水中制成酸性溶液。將酸性溶液分5 次加入原油中，攪拌均勻，形成帶泡的均勻液體，靜置消泡，用200 目濾袋過濾，得到透明的微乳液。

1.3.2 柔軟整理

配制工作液→浸軋（壓力3 kg，軋余率70%～80%）→定形（160 ℃，60 s）→回潮→測試。

1.4 測試

1.4.1 酚黃變性能［6］

參考ISO 105-X18:2007［2］進行測試。將被測試樣與測試紙分別用含有苯酚的標準測試紙包裹，然后分別夾在玻璃片中間，用3層不含BHT 的聚乙烯薄膜包好，并用膠帶密封以形成組合試樣，加重5 kg，50 ℃烘16 h，控制布的顏色變化達到3 級以內為測試正常，再用沾色灰卡對測試樣進行評級。

1.4.2 手感

采用5 分制綜合評價，由經驗豐富的5 人小組評價，結果取平均值，5 分最好，1 分最差。因為本實驗研究的是棉針織布的酚黃變，棉針織布的主要用途是T恤和嬰幼兒服飾，手感要求以柔軟為主，不需要太滑，所以手感評價結果基本是針對軟度打分。

1.4.3 穩定性

離心穩定性：以3 000 r/m 離心30 min，觀察乳液是否分層。

存放穩定性：在50 ℃條件下靜置24 h，觀察乳液有無變化。

1.4.4 布面pH

參考GB/T 7573—2009《紡織品 水萃取液pH 值的測定》進行測試。

2 結果與討論

2.1 氨值

目前市場占有率較大的柔軟劑都帶有氨基，由于含有的氨基數量、位置及類型不同，柔軟劑表現為不同的氨值。本實驗選擇不同氨值的氨基硅油原油，統一用非離子乳化劑TO5（用量30 g/L），按油乳比例10∶5 進行乳化，得到有效油質量分數為14%的4 個柔軟劑，同用量對比酚黃變。

由表1 可以看出，氨值與酚黃變關系密切，高氨值硅油酚黃變會明顯比低氨值硅油差一些，手感相對柔軟一些。

表1 氨值對棉織物酚黃變性能的影響

2.2 乳化劑類型

乳化劑是氨基硅油乳化中最常用的助劑，一般常用非離子表面活性劑。本實驗選用脂肪醇聚氧乙烯醚類乳化劑和異構醇聚氧乙烯醚類乳化劑進行對比，在相同條件下（油乳比例10∶5，有效油質量分數14%）乳化氨基硅油D，同用量（30 g/L）對比酚黃變，結果如表2所示。

表2 乳化劑對棉織物酚黃變性能的影響

由表2 可知，乳化劑對硅油的酚黃變有一定影響，AEO3 乳化的硅油雖然酚黃變小但是乳化效果不理想，硅油的穩定性較差；TO5 和TO8 乳化的硅油雖然手感較柔軟，但是酚黃變明顯較差。從乳化劑的HLB 值及乳化劑的結構來分析，脂肪醇聚氧乙烯醚的鏈段越長，與柔軟劑D 形成的乳液粒徑越大，越不容易進入纖維內部，織物表面的助色基團富集，從而使織物容易顯色變黃。異構醇聚氧乙烯醚TO5、TO8與柔軟劑D 形成的乳液粒徑較大，因為空間位阻作用主要吸附在纖維的表面，織物表面的助色基團氨基較多，極容易造成酚黃變。

2.3 乳化比例

本實驗選擇AEO6 作為乳化劑，在相同條件（同一乳化劑同一原油，有效油質量分數14%）下按不同乳化比例乳化氨基硅油D，結果如表3所示。

表3 乳化比例對棉織物酚黃變性能的影響

由表3 可以看出，乳化比例對硅油的酚黃變有一定影響，乳化比例較低時硅油乳液穩定性不好，乳化比例較高時硅油的溶解性更好，硅油在織物表面吸附得更多，因而酚黃變會變差，當達到一定乳化比例后，硅油在織物表面吸附飽和，再增加乳化劑用量，酚黃變也不會再變差，而過量的乳化劑還會影響織物的手感。結合手感軟度、酚黃變、穩定性等綜合考慮，乳化比例選擇10∶3～10∶4。

2.4 有機溶劑

有機溶劑相當于助乳化劑，可以提升硅油原油的溶解性，減小硅油乳液的粒徑，在各類硅油中都有可能添加。本實驗在相同條件（固定乳化劑AEO6，氨基硅油D，油乳比例10∶3）下，對比有無溶劑對酚黃變的影響，結果如表4所示。

表4 有機溶劑對棉織物酚黃變性能的影響

由表4 可以看出，加入有機溶劑雖然可以減小乳液粒徑，使產品外觀更通透，能夠在一定程度上改善產品的手感，但是對酚黃變有一定影響，一定量的丁醚或者異丙醇均會增加酚黃變。

2.5 交聯劑

交聯劑RF-162 是乙二醇二縮水甘油醚（結構式如下），含有2 個環氧基團，能夠與氨基反應，氨基硅油（結構式如下）中既有伯氨基又有仲氨基，交聯劑通過架橋作用將大量硅油連接起來形成網狀結構，不僅能降低氨基的活性，從而降低柔軟整理后織物的熱黃變，而且因提高硅油在棉織物上的吸附率，使得整理后織物的手感有所提升。

氨基硅油

乙二醇二縮水甘油醚

本實驗在相同條件（固定乳化劑AEO6，氨基硅油D，油乳比例10∶3，有效油質量分數14%）下，對比有無交聯劑對酚黃變的影響，結果如表5所示。

表5 交聯劑對棉織物酚黃變性能的影響

由表5 可以看出，加入交聯劑后，大量硅油形成網狀結構，與織物結合的硅油量增加，在織物表面鋪展更均勻，有效利用率提高，可以提升棉織物的手感，但是酚黃變略微變差；加入交聯劑的量達到一定數值后，酚黃變和手感都不再變化，這可能是因為硅油的所有氨基都與交聯劑的環氧基團發生了反應，不再有多余的有活性的氨基。

2.6 填充劑

某些情況下為了達到某些特殊的手感要求或者降低成本，會在硅油乳液體系中加入一些填充劑。本實驗在相同條件（固定乳化劑AEO6，氨基硅油D，油乳比例10∶3）下，對比有無填充劑對酚黃變的影響，結果如表6 所示。從表6 可以看出，填充劑甘油（結構式如下）對棉織物酚黃變和手感有一定影響，添加的甘油越多，酚黃變和手感越差。一定量的山梨醇（結構式如下）可以提升棉織物的軟度，但是會降低酚黃變。二乙醇胺（結構式如下）對棉織物的手感和酚黃變影響最大，這是因為二乙醇胺含有氨基，會使硅油乳液的氨值增加，吸附到織物表面的氮含量更高，會與BHT 形成更多的DTNP，同時加入二乙醇胺造成硅油乳液的pH 升高，使得DTNP 更容易變黃。

2.7 抗酚黃變劑

為了改善硅油的抗酚黃變效果，可以嘗試在硅油乳液中添加抗酚黃變劑TF-623。本實驗在相同條件（固定乳化劑AEO6，氨基硅油D，油乳比例10∶3）下，對比有無抗酚黃變劑對酚黃變的影響，結果如表7所示。

表7 抗酚黃變劑對棉織物酚黃變性能的影響

由表7 可以看出，加入適量抗酚黃變劑可以顯著提升棉織物的抗酚黃變性能，但是手感明顯下降且硅油乳液穩定性變差。根據機理分析，抗酚黃變劑屬于大分子酸類，吸附到布面后，在高溫定形過程中部分留在布面，達到抑制DTNP 變色的作用。另外，這種大分子酸可以與部分氨基反應使得助色基團變少［7］。但是抗酚黃變劑的加入會抑制陽離子柔軟劑對布面的吸附效率，從而使得手感變差。

2.8 柔軟劑pH

柔軟劑pH 對棉織物酚黃變性能的影響見表8。

表8 柔軟劑pH 對棉織物酚黃變性能的影響

經研究［2，4］發現，紡織品的pH 對酚黃變影響較大，pH 低的織物酚黃變明顯小于pH 高的織物。由表8 可以看出，同一柔軟劑僅因乳液pH 不同，酚黃變差異很大，pH 越低酚黃變越好，手感越好，結合產品穩定性（pH 太高或太低乳液穩定性都會有所下降）及國家紡織品安全技術規范［8］對pH 的要求，乳液pH 控制在4～6比較合適。

3 結論

柔軟劑酚黃變受多種因素影響，可以從以下角度考慮進行改善：（1）結合手感和酚黃變，盡量選擇氨值較低的柔軟劑；（2）從乳化劑和乳化比例考慮，篩選合適的乳化劑和乳化比例；（3）盡量少引入添加劑（如異丙醇、丁醚、交聯劑、甘油、山梨醇、二乙醇胺等）；（4）乳液pH 盡量控制在4～6；（5）可適當加入少量抗酚黃變劑來提升酚黃變效果。