陳國雄

（原上海助劑廠，上海201419）

紡織品經(jīng)過前處理和一系列染整加工后，去除了天然油脂、蠟質(zhì)，使手感變得粗糙，降低了原有的平滑感。另外，有些織物需要經(jīng)過高溫處理，如樹脂整理、合成纖維熱定型、腈綸汽蒸膨化以及涂料印花等，也會使手感變得粗硬。為了克服上述缺點，需要使用柔軟劑來加以改善。柔軟劑是指能吸附于紡織品纖維表面并使纖維表面平滑，降低纖維摩擦系數(shù)，使紡織品手感更舒適的紡織助劑。在紡織助劑中，柔軟劑品種最多，用量最大。

柔軟劑大多是疏水基為16個碳原子以上的表面活性劑，從整理浴吸附到纖維表面形成疏水性柔軟平滑薄膜，顯示出平滑柔軟效果[1]。

1 柔軟劑的作用機理

柔軟劑的作用應(yīng)從表面活性劑在纖維上的吸附特性開始闡述。陽離子表面活性劑在織物纖維表面上吸附是使織物產(chǎn)生柔軟性和抗靜電性的先決條件，但吸附效應(yīng)與陽離子表面活性劑分子結(jié)構(gòu)、處理溫度、pH等因素有關(guān)，因為在水中多數(shù)纖維表面帶負電荷，可以通過陽離子表面活性劑的正電荷加以吸附，因結(jié)合力強，能耐高溫、耐洗滌，整理后織物手感豐滿、滑爽、蓬松，同時也改善了織物的抗靜電效果，改進織物的耐磨性及撕破強力[2-3]。

陰離子表面活性劑通過整理浴吸附到纖維表面，成油膜時疏水基部分往往在內(nèi)側(cè)，而親水基部分都在外層，因親水基在纖維表面時對平滑性有妨害，所以用陰離子表面活性劑處理纖維不能賦予纖維良好的柔軟性。

非離子型柔軟劑的手感和陰離子型近似，它們對纖維的吸附性差，耐久性低，對合成纖維幾乎沒有作用，主要應(yīng)用于纖維素纖維的后整理，在纖維油劑中起乳化和平滑作用。

兩性型柔軟劑具有兩個或兩個以上官能團，在水溶液中通過不同介質(zhì)發(fā)生不同形式的電離，可以呈現(xiàn)陰離子或陽離子表面活性劑的特性。兩性型柔軟劑親水性較好，能生物降解，是正在發(fā)展中的一類柔軟劑。

2 柔軟劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與柔軟性能

陽離子型柔軟劑對各種天然纖維、合成纖維的結(jié)合力很強，降低摩擦系數(shù)最為有效，能耐高溫和洗滌，對合成纖維具有一定的抗靜電效果[4]。但是有些陽離子柔軟劑具有泛黃、使染料變色、抑制熒光增白、降低耐日曬色牢度的缺點。柔軟效果還與兩個烷基長鏈有關(guān)，直鏈烷基的柔軟效果比支鏈好，帶飽和基團比帶不飽和基團好。溶液呈微酸性時吸附效果最好，而在堿性條件下，織物表面的吸附不僅不均勻，而且易產(chǎn)生解吸現(xiàn)象。陽離子型柔軟劑以靜電引力吸附在纖維表面，親水性基團朝向纖維，疏水性基團朝向空氣，對大部分纖維具有親和性，使用少量陽離子型柔軟劑就有較好的效果[5]。陽離子型柔軟劑中，雙烷基二甲基季銨鹽類柔軟劑能賦予織物最佳的柔軟性，其次是咪唑啉化合物和二酰胺基烷氧基季銨鹽類柔軟劑。陽離子型柔軟劑用量一般較少（0.1%～0.2%），它們常以單分子或者幾個分子層在纖維表面成膜，形成垂直定向吸附層，吸附層厚度為5～10 nm，足夠產(chǎn)生柔軟作用[6]。季銨鹽柔軟劑在棉布上的吸附速率，低濃度時比高濃度快得多。EVANS W P研究發(fā)現(xiàn)，季銨鹽柔軟劑的吸附量順序為羊毛＞黏膠＞棉＞醋纖＞滌綸＞腈綸。因為合成纖維在溶液中負電荷很弱，致使其吸附量較少。有人對3種柔軟劑的吸附行為進行了動力學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)3種季銨鹽柔軟劑的吸附速率常數(shù)大小為：烷基咪唑啉季銨鹽＞酰胺基季銨鹽＞烷基季銨鹽。陽離子型柔軟劑能大大降低靜摩擦系數(shù)，處理后的織物手感非常柔軟，并且?guī)в邢炠|(zhì)般的潤滑感。

陰離子型柔軟劑使用歷史最長，潤濕性好，由于纖維在水中帶負電荷，所以陰離子表面活性劑難以被纖維吸附，因此柔軟效果較差。陰離子型柔軟劑在加工白色織物時具有獨特的滑溜感，還可提高熒光增白劑效果。陰離子型柔軟劑對合成纖維幾乎沒有作用，主要用于纖維素纖維的后整理，在纖維油劑中起乳化和平滑作用。

非離子型柔軟劑與各種化學(xué)品相容性良好，為多元醇酯類，如季戊四醇脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯以及聚乙二醇類。非離子型表面活性劑具有良好的配伍性，可以與其他助劑復(fù)配，效果良好[7]。將少量非離子型表面活性劑加入到離子型表面活性劑溶液中，整個體系的臨界膠束濃度（cmc）會明顯下降，這是因為兩種表面活性劑在溶液中形成混合膠團，離子之間的電性斥力減弱，容易形成膠團。反之，將離子型表面活性劑加入到非離子型表面活性劑中，非離子型表面活性劑的濁點也會提高。

兩性型柔軟劑是為了改進陽離子型柔軟劑的缺點而發(fā)展起來的，對合成纖維的親和力強，沒有泛黃、使染料變色或抑制熒光增白劑等缺點，能在寬pH介質(zhì)中使用，但柔軟效果不如陽離子型柔軟劑[8]。重要的是兩性型表面活性劑獨特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，在與其他類型的表面活性劑復(fù)配時，能產(chǎn)生不可替代的協(xié)同性或復(fù)配性[6]。咪唑啉兩性表面活性劑性質(zhì)溫和、毒性低、刺激性小、生物降解性好，對金屬Fe、Cu、Al等具有緩蝕作用，能乳化、分散、滲透、殺菌，耐硬水及高含量電解質(zhì)。根據(jù)親水基團不同可分為羧酸型、磷酸酯型、磺酸型和硫酸酯型。為控制最終產(chǎn)品的顏色，咪唑啉柔軟劑的制備除用N2保護外，可以添加0.05%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）硼氫化鈉。咪唑啉季銨化反應(yīng)屬于雙分子親核取代反應(yīng)，反應(yīng)速率取決于親核試劑的強弱和離去基團的離去能力，離去基團為Cl-時反應(yīng)較慢，而離去基團為硫酸二甲酯時反應(yīng)較快，咪唑啉與硫酸二甲酯的反應(yīng)速率至少比氯甲烷快100倍。

高分子型柔軟劑由聚乙烯、有機硅等樹脂制成乳液，不僅有較好的柔軟效果，而且還有一定的防皺和防水性能。聚乙烯乳液是將聚乙烯進行氧化處理，使分子部分羧基化增加親水性，平滑效果好，國內(nèi)稱之為柔軟劑PE。有機硅類柔軟劑主要是聚硅氧烷及其衍生物，主要分為聚二甲基硅氧烷、活性聚硅氧烷和氨基改性聚硅氧烷等。

3 國內(nèi)柔軟劑的發(fā)展概況及現(xiàn)狀

我國早在50年代就開始生產(chǎn)柔軟劑，將石蠟、硬脂酸、白油、表面活性劑和水經(jīng)快速攪拌而成，用于針織內(nèi)衣織物的后處理。自60年代起，我國開始發(fā)展外銷經(jīng)樹脂整理的印染產(chǎn)品。由于柔軟劑能改善織物的若干物理性能而成為必須添加的助劑之一。最先引進的國外商品是德國赫司脫（Hoschst）公司的柔軟劑Persistol vs，屬于乙烯亞胺反應(yīng)型柔軟劑，具有一定的拒水作用，國內(nèi)在60年代中期自行試制了柔軟劑vs，年產(chǎn)量一度達到千余t之多。后來由于vs類產(chǎn)品中存在一定量的游離乙烯亞胺，國外資料明確報道了有致癌作用，國內(nèi)各應(yīng)用廠家也屢有發(fā)生皮膚過敏及影響健康的情況，于1986年正式停產(chǎn)，從而開始謀求其他柔軟劑，如表1所示。

表1 我國先后推出的柔軟劑產(chǎn)品（部分選擇）

4 柔軟劑的發(fā)展方向

織物柔軟劑在國外發(fā)展比較成熟，品種也繁多，處理不同纖維、不同織物選擇不同類型的柔軟劑。

季銨鹽類柔軟劑是一種效果明顯的柔軟劑，例如雙十八烷基二甲基季銨鹽柔軟效果突出，僅用1%～2%（omf）就能起到理想的柔軟效果，且毒性低、刺激性小，使用在嬰兒尿布的柔軟加工中，50年代美國、60年代日本就已開始使用[9]。但也存在一定的缺點，如增加了纖維的疏水性，降低了纖維的吸濕性，生物降解困難以及穿著不舒適。隨著復(fù)配技術(shù)的發(fā)展，可制備出性能更優(yōu)、功能更全的柔軟劑。如雙十八烷基二甲基季銨鹽添加N-十二烷基二甲基氯化銨，可使吸濕性、抗靜電性、易泛黃性得到改善；如加入雙烷基（含酯基）甲基叔胺、單烷基（含酯基）雙甲基叔胺（按一定比例混合），柔軟性顯著提高?，F(xiàn)在國內(nèi)外已研制開發(fā)出可生物降解的柔軟劑，具有兩個長鏈烷基（含酯基）的季銨化合物及具有兩個長鏈烷基（含酯基）的酰胺基季銨化合物。如將烷氧基化的雙酰胺類柔軟劑和雙長鏈（含酯基）烷基雙甲基季銨類柔軟劑復(fù)配，生物降解性好，冷水可溶，儲存穩(wěn)定。

目前開發(fā)新型可生物降解的柔軟劑已成為一種趨勢。在研制的新型柔軟劑中，烷基鏈和季氮之間至少含有一個酯基，酯基在廢水中極易被微生物分解為C16、C18脂肪酸和陽離子代謝物，脂肪酸進一步代謝為CO2。二烷基酯基季銨鹽不僅生物降解性好，而且原料成本低，固體物含量高，復(fù)配性好，具有很好的發(fā)展前景。

含酰胺基的陽離子柔軟劑正在發(fā)展中，由脂肪酰胺基替代脂肪基，可改進柔軟劑的耐熱性，酰胺基存在可使分子的熔點大大提高，使分子具有一定的剛性，從而使織物彈性提高，手感豐滿厚實。雙酰胺類柔軟劑的柔軟性、流動性不如雙十八烷基雙甲基胺，如將雙酰胺類柔軟劑和烷基酰胺乙基咪唑啉類柔軟劑復(fù)配，其柔軟性、流動性可得到改善[10]。陽離子柔軟劑的類型很多，也在持續(xù)發(fā)展中，性能在不斷改進，品種在不斷增多，這些都和應(yīng)用有著直接的聯(lián)系。柔軟劑在外形方面由普通乳化型、濃縮型趨向片狀型，俗稱軟片，即將柔軟劑基體與乳化劑、增溶劑混合，再配以抗氧劑等制成固體，經(jīng)切片或造粒而成，使用時先溶于熱水形成10%的溶液，再用常溫水稀釋。含有酰胺基的單烷基季銨鹽在常溫水中攪拌即可分散，為應(yīng)用帶來了方便。

5 結(jié)束語

（1）近幾十年來，有機硅柔軟劑發(fā)展非常迅速，已成為當(dāng)今世界柔軟劑的主流產(chǎn)品，我國近十幾年來也大量生產(chǎn)并不斷開發(fā)出新產(chǎn)品，目前已發(fā)展應(yīng)用到第4代有機硅微乳液。近年來，又開發(fā)出含有多種活性基團的有機硅柔軟劑，使其兼具多種活性基團的優(yōu)點。如聚醚-氨基改性有機硅柔軟劑可賦予織物良好的柔軟、豐滿、彈性，而且處理后的織物耐洗性及吸汗性好，可以減少乳化劑用量。氨基-環(huán)氧基改性有機硅柔軟劑使織物平滑、柔軟，提高織物的耐洗性和抗靜電性。

（2）優(yōu)良的柔軟劑應(yīng)兼具降低纖維表面張力，減小摩擦，賦予織物抗靜電性能，但單一組分的柔軟劑難以全面具備上述多種作用，因而柔軟劑商品常由多種組分復(fù)配而成。特別是從降低纖維表面張力的作用來看，不同纖維用不同的柔軟劑。由多種組分復(fù)配而產(chǎn)生的增效作用，既可降低成本，又可獲得滑柔兼顧的效果，增加產(chǎn)品附加值。一般氨基有機硅和蠟類柔軟劑復(fù)配使用會產(chǎn)生較好的效果。由此來看，今后柔軟劑會出現(xiàn)更多的商品，而且都朝著大分子方向發(fā)展。