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有機硅與紡織印染行業的關系
1 前言
隨著科學技術的發展和人民生活水平的日益提高,人們對穿著越來越講究。因而，對提高紡織產品質量檔次的需求愈加迫切為了改善紡織品的性能，提高產品質量檔次。滿足人們越來越高的需求，適應日益激烈的市場競爭，國內外紡織印染行業廣泛借助于化學助劑。其中有機硅聚合物廣泛應用于紡織印染行業的織布，染整、縫制等各個過程。是紡織品高附加值化、高功能化不可缺少的助劑之一。
美國道康寧公司，通用電氣公司，從40年代開始，做了許多開拓性的研究。50年代初，美國道康寧公司發現二甲基硅油與含Si-H鍵的二甲基硅氧烷乳液，用于整理織物具有良好的防水性能、優良的透氣性能，從而確定聚硅氧烷類化合物可以作為優良的織物防水整理劑。隨著科學研究的不斷深入和發展，美國、歐洲、日本等國，研制出品種多的有機硅聚合物用作紡織印染助劑。它適應性好，用途廣泛，耗量較大，在紡織印染助劑中占有無可比擬的重要地位。有機硅聚合物具有優異的耐熱性，顯著的疏水性，良好的耐磨性和不發粘性能，經有機基團改性后的有機硅又具有優良的親水性和抗靜電性。同時具有柔軟、滑爽和良好的回彈性。
70年代后期，我國科技工作者開始研制開發有機硅紡織助劑。目前我國已有幾百個科研單位和工廠從事有機硅紡織印染助劑的研究和生產。在紡織印染中應用的有機硅產品多達數百種。
2 有機硅與紡織印染行業的關系
有機硅與紡織行業的聯系非常密切。全世界有機硅產量的20%以上是用于紡織印染助劑。我國有機硅的生產起步較晚，但用于紡織印染助劑的有機硅約占總產量的25%左右。有機硅在紡織印染工業中用途十分廣泛，從化纖的抽絲、牽伸、仿羽絨纖維的生產，到紡織前整理的梳理、并條、復洗，染中的增深、增艷、消泡，以及織物后整理的涂層、防水、拒油、親水、防污、防靜電處理和柔軟、回彈整理，幾乎每道工藝都要使用有機硅助劑。
有機硅廣泛用于紡織印染工業的主要原因有以下幾點：
2.1 紡織印染科學技術的飛速發展
化纖合成技術的發展，使紡織工業可以制作有化纖特色的紡織品，在外觀和形態上十分接近天然纖維，可以做到仿絲像絲、仿毛像毛，有些“高仿真”、高品質的化纖織物能達到“以假亂真”的水平。但是，就紡織加工過程而言，單純的物理加工無論如何不能使化學纖維具有天然纖維一樣的化學和無理特性，織物的服用舒適性也不能與天然纖維織物相比。因此，需要采用各種印染助劑進行后整理，對于純天然織物來說，為了創造更多附加值，改善織物的缺陷和不足，也需要進行后整理。例如，對純毛、棉制品進行“超柔軟”整理，硬挺、防污、彈性、洗可穿、防靜電、阻燃、遮光、防紫外線、衛生等整理，達到增加功能性的需求。此外，紡織印染工藝的不斷也對助劑提出越來越高的要求。
2.2 有機硅獨特的化學結構適用于紡織印染助劑。有機硅的硅氧鍵結構Si-O-Si，賦于較大的鍵角和鍵長，分子間作用力小，不象一般的有機高分子容易結晶，因此透氣性良好;其較高的鍵能使于有機硅聚合物具有突出的耐熱和優異的柔軟性;其分子鏈的螺旋結構和甲基伸向外側，使之具彩低的表面張力，良好的拒水性和消泡功能;因為硅氧鍵(Si-H)具有比較大的活性，能在高溫和金屬鹽作用下發生水解和縮合進而交聯成膜;有機硅季銨鹽的活性基團，有抗菌防霉的功能。由于結構上的特殊性，使有機硅氧烷聚合物具有潤滑、柔軟、拒水、消泡、抗菌防霉等一系列特性，適用于棉、麻、絲綢、毛等各種纖維的整理。因此，有機硅已被公認為是性能優異的紡織印染助劑種類。
2.3 有機硅助劑與紡織印染行為緊密相聯
國外中高檔紡織品已經普遍全盤秀機硅助劑整理，德國50%、日本35%，韓國和臺灣20%以上的織物經有機硅整理，而我國紡織品做柔軟等后整理的不到產品總量的15%。有機硅助劑在紡織印染中的應用可用下列方框表示。從圖表可以看出，有機硅在紡織印染工業中，應用范圍非常廣泛，而且是提高印染產品檔次的關鍵。
3 有機硅紡織印染助劑分類及更新換代產品
有機硅紡織印染助劑經歷了由低檔到高檔的發展過程。它與有機硅聚合物的活性以及與纖維的反應性能有關。有機硅紡織印染助劑品種繁多，目前尚無統一命名及產品標準。根據有關資料，有機硅織物整理劑可以按以下幾種類型來劃分。本文以有機硅聚合物所帶化學反應活性基團劃分，基本上分為三種類型：即非活性、活性及具有反應性基團的聚團的聚硅氧烷化合物。
3.1 非活性聚硅氧烷化合物
聚二甲基硅氧烷(簡稱甲基硅油)
采用二甲基硅氧烷經機械攪拌混合乳化用于織物后整理。西德拜耳公司生產的Ferlit-SE為二甲基硅氧烷、環氧樹脂、催化劑等混合乳液，它們配合應用，具有較好的柔軟整理效果。日本國大日本油墨公司的Silicon-500柔軟劑是以聚甲基硅氧為主，加入少量含氫聚硅氧烷乳液。美國道康寧公司生產的含固量35%的聚二甲基硅氧烷，為陰離子型乳液聚合物，用作織物柔軟的回彈(挺括)整理，較前者有所改進，中DC-100乳液、DC-347乳液等。國內生產這類有機硅柔軟劑、防水劑，如有機硅柔軟劑SO、SPE、PQR、TC、FS、RS……等等。這類有機硅柔軟劑能賦于織物手感柔軟滑爽;但因其不能自身交成網狀結構，也不能與纖維發生反應，而是由一種吸引力附著纖維表面上，所以耐洗性較差。這種以二甲基硅油和含氫硅油機械混合乳化物為主的織物整理劑，稱為第一代有機硅織物整理劑。
3.2 活性聚硅氧烷化合物
3.2.1 聚甲基含氫硅氧烷(簡稱甲基含氫硅油)其化學結構式如下
美國道康寧公司確認Si-H鍵的聚二甲基硅氧烷,用熔劑或乳液對織物進行處理,可以獲得透氣性良好的拒水效果.國內70年代后期,開始研制生產這類產品,由于其自身的缺陷,一般同羥基硅油乳液復配使用,效果較好。
3.2.2 羥基硅油乳液(簡稱羥基硅乳)，其化學結構式如下：
這種兩端接有羥基的羥基硅油乳液，是由八甲基環四硅氧烷、乳化劑、催化劑等以乳液聚合工藝制成。這是目前最廣泛地用于紡織品整理的有機硅助劑品種，它和含氫硅油共同使用時可以與織物纖維形成化學鍵，達到織物整理效果的持久性。同時可以改善因含氫硅油過分交聯使織物效果差的問題，提高被整理織物的抗皺性、平滑性、防水性和耐洗性。道康寧公司開發生產的DC-1111是首創用于織物整理的羥基硅油乳液，效果很好。國內很多科研和生產單位參照道康寧公司的專利(保護期已過)，研制生產這種羥乳。有機硅防水劑“A、B、C”三組份，即是含氫硅油乳液、羥基硅油乳液和催化劑。此外瑞士汽-嘉公司的UL-Tratexfsa，日本日華公司AM等有效成分也主要是羥基硅油乳液，上述含氫硅油和端羥基硅油乳液稱為第二代有機硅織物整理劑。
3.2.3 具有有機反應自學成才性基團聚硅氧烷
具有有機反應活性基團聚硅氧烷系有機基改性的聚硅氧烷，即改性有機硅。近年來相繼研制開發了多種有機硅化合物，它賦予被整理織物具有新的優異性能和耐洗效果，是有機硅織物整理劑第三代產品。