陳 焜，周向東

（1.杭州美高華頤化工有限公司，浙江杭州 311231；2.蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇蘇州 215021）

聚有機(jī)硅氧烷具有低表面能、優(yōu)良的潤(rùn)滑性、熱穩(wěn)定性和疏水性。從分子層面分析，經(jīng)聚有機(jī)硅氧烷處理的織物，其柔軟性來(lái)自硅氧烷骨架中Si—O—Si鍵的360°自由旋轉(zhuǎn)及甲基之間的低相互作用［1-2］。因此，聚有機(jī)硅氧烷在減少纖維與纖維之間的摩擦方面起到高效潤(rùn)滑的作用?？椢锉砻媾c有機(jī)硅柔軟劑之間，有機(jī)硅活性官能團(tuán)提供較強(qiáng)的結(jié)合力，從而提高整理織物的耐水洗性能。

為了增強(qiáng)聚有機(jī)硅氧烷與紡織品之間的相互作用，常常對(duì)聚有機(jī)硅氧烷進(jìn)行改性，引入功能性基團(tuán)［3］。實(shí)際上，這些功能性基團(tuán)的引入為聚有機(jī)硅氧烷帶來(lái)了廣泛的物理屬性。氨基官能團(tuán)就是其中的一種，在有機(jī)硅化合物提供軟化性能方面發(fā)揮了重要作用［4］。在實(shí)際生產(chǎn)中，氨基改性聚二甲基硅氧烷作為織物柔軟劑廣泛用于紡織工業(yè)中［5-7］。

有機(jī)硅柔軟劑一直隨著紡織品風(fēng)格的變化而不斷改變，也是全球紡織工業(yè)一直需要改進(jìn)的產(chǎn)品。工廠在使用有機(jī)硅柔軟劑的過(guò)程中常出現(xiàn)黃變、黏輥、柔軟效率低、親水性差以及修色困難等問(wèn)題［8］。因此，本課題從有機(jī)硅柔軟劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出發(fā)，從機(jī)理上探討聚有機(jī)硅氧烷的結(jié)構(gòu)、性能、表征及其與纖維作用模型的關(guān)系。

1 有機(jī)硅柔軟劑的結(jié)構(gòu)與性能

常用的有機(jī)硅柔軟劑有羥基硅油、聚醚硅油和氨基改性硅油。由于氨基改性硅油的氨基能與纖維表面通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合，使聚有機(jī)硅氧烷鏈段定向吸附在纖維表面，并滲透到纖維內(nèi)部，從而降低纖維之間的摩擦系數(shù)，表現(xiàn)出柔軟性、滑爽性、彈性以及其他優(yōu)異的特性［9］。這些特性使得氨基改性硅油成為紡織工業(yè)中最受歡迎的柔軟劑之一。國(guó)內(nèi)外許多研究者通過(guò)設(shè)計(jì)不同的結(jié)構(gòu)來(lái)獲得不同的手感風(fēng)格，大致分為氨基偶聯(lián)劑改性硅油、氨基聚醚改性硅油和氨基改性乳液聚合型硅油。

1.1 氨基偶聯(lián)劑改性硅油

氨基偶聯(lián)劑改性硅油的合成思路一般為八甲基環(huán)四硅氧烷（D4）、DMC 或端羥基聚二甲基硅氧烷線性體與氨基偶聯(lián)劑在堿性催化下反應(yīng)，通過(guò)調(diào)節(jié)偶聯(lián)劑的配比來(lái)獲得不同氨值、不同黏度的氨基改性硅油［10-11］。常用的氨基偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 常用的氨基偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)[12]

Hou 等［13］采用氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(γ-二甲氨基丙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷分別制備了AP-PDMS、AEAP-PDMS 和DMAP-PDMS 3 種聚有機(jī)硅氧烷的微乳液。測(cè)試了微乳液對(duì)活性染料紅B-3BF、黃B-4RFN、藍(lán)B-RN 染色后織物白度、K/S值、色牢度以及彎曲剛度的影響。結(jié)果表明，AP-PDMS 處理的黃色織物K/S值下降，AEAP-PDMS 和DMAPPDMS 處理的紅色織物K/S值均略有增加，3 者處理的藍(lán)色織物K/S值都增加；染色織物的耐洗色牢度和耐濕摩擦色牢度沒(méi)有明顯變化。AP-PDMS 在柔軟度上優(yōu)于AEAP-PDMS 和DMAP-PDMS，但白度較差。

Xu 等［14］采用不同氨基偶聯(lián)劑合成不同氨值的氨基聚有機(jī)硅氧烷（APSs）并應(yīng)用在棉織物上。利用原子力顯微鏡（AFM）表征了棉纖維表面有機(jī)硅的吸附膜形態(tài)，并通過(guò)公式計(jì)算單位面積的表面粗糙度來(lái)表征平滑性，通過(guò)KESFB-4 織物風(fēng)格儀測(cè)試織物回復(fù)角。表2 結(jié)果表明，雙氨型偶聯(lián)劑合成的硅油軟滑性明顯優(yōu)于單氨型偶聯(lián)劑。

表2 偶聯(lián)劑結(jié)構(gòu)對(duì)柔軟劑整理棉織物軟滑性的影響

Hashem 等［15］采用N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基氨基硅油乳液對(duì)羧甲基化后的棉織物進(jìn)行整理。結(jié)果表明，整理棉織物的柔軟度和彈性得到顯著改善。通過(guò)掃描電鏡可以觀察到，與未處理棉織物相比，整理棉織物的表面更光滑柔和，突出的松散纖維、溝渠和溝槽顯著減少。

Zia 等［16-17］制備了一系列不同氨基硅氧烷基柔軟劑，并將其應(yīng)用在棉、滌及其混紡織物上。有機(jī)硅柔軟劑中的氨基官能團(tuán)固著在纖維素結(jié)構(gòu)上，形成半穿透網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，在一定程度上增強(qiáng)了兩者的交聯(lián)，可提高柔軟度的耐久性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氨基硅氧烷可以在棉、滌及其混紡織物上形成疏水膜，顯著降低表面粗糙度，且表面粗糙度隨著氨基硅氧烷柔軟劑用量的增加而降低。因此，從結(jié)構(gòu)上分析，雙氨基結(jié)構(gòu)的柔軟性要優(yōu)于單氨基和叔胺結(jié)構(gòu)，氨值不同，表現(xiàn)出的手感風(fēng)格也不同。研究人員可以根據(jù)面料的種類、要獲得的手感風(fēng)格偏向（如柔軟度、滑爽性、回彈性）以及色牢度、色變等附加屬性來(lái)挑選合適的偶聯(lián)劑，再通過(guò)調(diào)整氨值來(lái)確定最終性能。實(shí)際生產(chǎn)中常用雙氨型偶聯(lián)劑，在白度要求高的情況下采用哌嗪型和叔胺型偶聯(lián)劑。

氨基硅油合成工藝簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異、成本低廉，但氨基硅油的缺陷也隨著使用逐漸暴露，如疏水性強(qiáng)、黏輥、不易回修等。針對(duì)這些問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外許多研究者對(duì)氨基硅油的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，引入聚醚鏈段，解決問(wèn)題的同時(shí)又能獲得優(yōu)異的手感。

1.2 氨基聚醚改性聚硅氧烷

氨基聚醚改性聚硅氧烷就是常說(shuō)的嵌段硅油，其反應(yīng)機(jī)理與氨基硅油不同。傳統(tǒng)的嵌段硅油合成方法是D4 與含氫雙封頭在酸性條件下開(kāi)環(huán)制備端氫硅油，通過(guò)加成烯丙基環(huán)氧基聚醚制得端環(huán)氧硅油再與聚醚胺反應(yīng)，合成路線如下：

近年來(lái)，許多工廠為了提高生產(chǎn)效率直接從原料供應(yīng)商處購(gòu)買端環(huán)氧硅油，再與多胺或聚醚胺反應(yīng)，省去開(kāi)環(huán)和加成步驟；也有一部分工廠采用端環(huán)氧硅油封頭在堿性條件下與D4 開(kāi)環(huán)制備端環(huán)氧硅油，再與多胺或聚醚胺反應(yīng)。這些方法都涉及聚有機(jī)硅氧烷鏈段、聚醚鏈段和氨基鏈段，所以，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上看，聚有機(jī)硅氧烷的分子質(zhì)量、聚醚胺種類以及多胺種類是決定產(chǎn)品最終性能的主要因素。常用的胺類化合物結(jié)構(gòu)如表3所示。

表3 常用的胺類化合物結(jié)構(gòu)

Wei 等［18］以D4、四甲基二氫基二硅氧烷、烯丙基縮水甘油醚（AGE）、ED600 以及T403 為原料合成了兩種嵌段硅油。通過(guò)白度、彎曲剛度和親水性表征整理織物的綜合性能。結(jié)果表明，經(jīng)ED600 和T403 反應(yīng)得到的嵌段硅油，柔軟性和親水性有不同程度的改善。ED600 的親水性優(yōu)于T403，因?yàn)镋D600 結(jié)構(gòu)中含有乙氧基結(jié)構(gòu)；T403 的柔軟性優(yōu)于ED600，因?yàn)門403為三胺型結(jié)構(gòu)，且分子質(zhì)量小，其反應(yīng)性和吸附性優(yōu)于ED600；ED600 的白度優(yōu)于T403，這與T403 結(jié)構(gòu)中伯氨基數(shù)量較多有關(guān)。

Jin等［19］以D4、雙端哌嗪封頭和聚乙二醇二縮水甘油醚為原料合成嵌段硅油PTSO-PEG。由圖1 可知，經(jīng)PTSO-PEG 整理的棉織物柔軟性明顯提升，且高相對(duì)分子質(zhì)量硅油的柔軟性優(yōu)于低相對(duì)分子質(zhì)量硅油。

圖1 PTSO-PEG 數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)棉織物彎曲剛度的影響

劉彥杰等［20］以雙端環(huán)氧基聚硅氧烷和二乙烯三胺為原料，通過(guò)環(huán)氧基的開(kāi)環(huán)反應(yīng)合成超支化氨基改性聚硅氧烷，并應(yīng)用在棉織物上。從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上看，這是一種多胺型嵌段硅油，二乙烯三胺結(jié)構(gòu)中有5 個(gè)活潑氫，加上分子質(zhì)量小，與端環(huán)氧硅油的反應(yīng)活性較強(qiáng)，易形成支鏈結(jié)構(gòu)甚至立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中的氨基官能團(tuán)數(shù)量比直鏈結(jié)構(gòu)多，密度比直鏈結(jié)構(gòu)大。由表4 可知，與氨基改性硅油乳液相比，超支化氨基改性聚硅氧烷乳液與嵌段型聚醚氨基改性硅油乳液一樣粒徑小、不漂油、穩(wěn)定性好，柔軟性接近氨基改性硅油乳液，親水性與嵌段型聚醚氨基改性硅油乳液相當(dāng)，且白度下降較小。

表4 改性聚硅氧烷乳液的性能及其整理織物的性能

朱清峰［21］采用聚醚胺ED600、端環(huán)氧聚醚與端環(huán)氧硅油反應(yīng)，制備線性聚醚氨基嵌段有機(jī)硅柔軟劑，用于棉和滌綸織物整理。結(jié)果表明，無(wú)論純棉布還是滌棉混紡機(jī)織布，線性聚醚氨基嵌段有機(jī)硅柔軟劑整理的綜合手感均優(yōu)于普通氨基硅油和親水性聚醚改性硅油，手感自然、干爽、不油膩。

毛傳艷等［22］采用烯丙基縮水甘油醚加成端含氫硅油，再與雙氨基化合物反應(yīng)，合成不同相對(duì)分子質(zhì)量的線性有機(jī)硅柔軟劑。結(jié)果表明，低相對(duì)分子質(zhì)量的端含氫硅油手感風(fēng)格偏向柔軟和蓬松，高相對(duì)分子質(zhì)量的端氫硅油手感偏向平滑。因此，選擇相對(duì)分子質(zhì)量9 000 左右的端含氫硅油可以平衡織物的各種性能。

盧濤等［23］以相對(duì)分子質(zhì)量7 000 的端環(huán)氧硅油、ED900為原料，異丙醇為溶劑合成新型三元共聚嵌段硅油；整理后的棉和滌棉織物具有優(yōu)異的柔軟性、白度和親水性。

從結(jié)構(gòu)上分析，嵌段硅油從端氫硅油出發(fā)，加成烯丙基縮水甘油醚(AGE)、烯丙基環(huán)氧基聚醚或者其他含乙烯基和環(huán)氧基化合物。AGE 的分子質(zhì)量小，反應(yīng)活性較高，加成之后的端環(huán)氧硅油的反應(yīng)性都要高于其他烯丙基環(huán)氧基化合物，但結(jié)構(gòu)中只有一個(gè)醚鍵，所以親水性不及烯丙基環(huán)氧基聚醚。端環(huán)氧硅油與聚醚胺反應(yīng)時(shí)，胺的結(jié)構(gòu)是決定產(chǎn)物性能的關(guān)鍵因素之一。小分子胺（如乙二胺、二乙烯三胺等）與端環(huán)氧硅油的反應(yīng)活性較高，加入少量溶劑即可形成均相反應(yīng)，產(chǎn)品適用范圍較廣，不僅在纖維素纖維上適用，聚酯纖維和聚酰胺纖維經(jīng)整理后也能獲得較好的柔軟性、蓬松性。但缺點(diǎn)在于分子結(jié)構(gòu)中缺少親水的聚醚基團(tuán)，乳液穩(wěn)定性和親水性不佳，并且產(chǎn)物分子結(jié)構(gòu)末端的伯氨基較多，增加了黃變概率。ED600、ED900 和ED2003 中含有聚氧乙烯和聚氧丙烯結(jié)構(gòu)，能在一定程度上提高整理織物的親水性，但聚醚鏈段太長(zhǎng)會(huì)降低整理織物的柔軟性和蓬松性。并且由于聚醚鏈段與聚二甲基硅氧烷鏈段的極性差別較大，大分子的聚醚胺在參與反應(yīng)時(shí)需要加入大量溶劑才能保證形成均相反應(yīng)。

1.3 氨基改性乳液聚合型聚硅氧烷

乳液聚合是本體聚合的發(fā)展，其原料與本體聚合基本相同，但合成方法與本體聚合不同，乳液聚合屬于活性聚合-縮合類型。通過(guò)乳液聚合可制備幾乎所有的氨基改性有機(jī)硅，以水為介質(zhì)，將氨基硅氧烷單體或水解后的低聚物與D4 在乳化劑、催化劑作用下共聚、縮合［24］。常用的乳化劑有陽(yáng)離子型、陰離子型和非離子型，乳化劑可同時(shí)作為催化劑。這種方法制得的乳液穩(wěn)定性好，共聚物的聚合度高，但缺點(diǎn)是平衡反應(yīng)有約10%的硅氧烷低聚物殘留在分散液中，并隨著存儲(chǔ)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸在乳液表面析出，陰離子型乳液尤為明顯。與丙烯酸酯乳液聚合不同，有機(jī)硅乳液聚合的反應(yīng)位置在膠束表面，并逐漸轉(zhuǎn)移到隨后形成的聚合物表面，單體是次要反應(yīng)區(qū)。在乳液聚合過(guò)程中，D4 首先被乳化成過(guò)渡粒子，并在粒子表面發(fā)生開(kāi)環(huán)和加成反應(yīng)，生成的端羥基低聚物從過(guò)渡粒子的母體中分離出來(lái)，形成數(shù)量少且均勻穩(wěn)定的乳液粒子。乳液粒子比較穩(wěn)定，但過(guò)渡粒子顆粒大且不均勻，一旦反應(yīng)不充分，轉(zhuǎn)化率不夠，就會(huì)在體系中相互碰撞凝聚成更大的粒子，并隨著靜置時(shí)間的延長(zhǎng)而分層析出產(chǎn)生漂油。所以，漂油一直是氨基改性乳液聚合型聚硅氧烷存在的問(wèn)題，只能盡可能減少漂油量以增加乳液的穩(wěn)定性。目前工藝相對(duì)成熟的產(chǎn)品有杭州美高華頤化工有限公司的M-506、M-33，道康寧的495和邁圖的68。

2 有機(jī)硅柔軟劑在纖維上的分布形態(tài)、取向及作用機(jī)理

氨基改性有機(jī)硅柔軟劑表現(xiàn)出優(yōu)異的柔軟性、平滑性和彈性，與其在纖維上形成薄膜的能力和分布形態(tài)息息相關(guān)［25-26］。有機(jī)硅柔軟劑形成的膜不僅降低了纖維與纖維之間的摩擦系數(shù)，還能填補(bǔ)纖維表面的間隙，從而使表面更光滑，宏觀上表現(xiàn)為對(duì)觸覺(jué)的影響。

Xu 等［27］通過(guò)掃描電子顯微鏡（FESEM）、X 射線光電子能譜（XPS）、原子力顯微鏡（AFM）和衰減全反射紅外（ATR-IR）分析了氨基硅油在纖維表面的成膜性和取向分布情況。結(jié)果表明，氨基硅氧烷可以在棉纖維上形成疏水性薄膜并顯著降低表面粗糙度，且隨著氨值的增大而變小；尤其是ATR-IR 測(cè)試結(jié)果顯示，隨著氨值的降低，譜圖上3 360 cm-1處的吸收峰變強(qiáng)。這可能是因?yàn)榘被鶖?shù)量的減少導(dǎo)致與纖維上—OH 形成的氫鍵減少，增加了纖維表面—OH 的數(shù)量。這也進(jìn)一步說(shuō)明氨基硅油的取向分布是硅油通過(guò)氨基官能團(tuán)與纖維結(jié)構(gòu)上的—OH 形成氫鍵，吸附在纖維界面上，而聚有機(jī)硅氧烷鏈段中的Si—CH3向空氣界面延伸。

MIN 等［28］用長(zhǎng)鏈烷烴和氨乙基哌嗪接枝聚有機(jī)硅氧烷側(cè)鏈，并研究其在棉纖維上的成膜形態(tài)。從圖2 可以看出，氨乙基哌嗪改性硅油是典型的具有聚二甲基硅氧烷骨架的陽(yáng)離子硅氧烷聚合物，會(huì)在纖維表面鋪展并形成疏水薄膜，迫使聚二甲基硅氧烷骨架上的極性Si—O 鍵和氨基指向硅表面，并與纖維表面的—OH 形成氫鍵結(jié)合，而疏水性—CH3和長(zhǎng)鏈烷烴則遠(yuǎn)離硅-纖維界面并指向空氣界面。

圖2 側(cè)鏈改性聚有機(jī)硅氧烷在棉纖維上的取向分布模型

Jin 等［19］利用取向分布模型分析了氨基聚醚改性硅油與端氨基硅油在棉纖維表面的分布，結(jié)果如圖3所示。鏈段上的極性氨基、Si—O 和聚醚鏈段中的醚鍵均可與纖維結(jié)構(gòu)上的羥基形成氫鍵，甲基向空氣界面有序排列，使纖維表面光滑。在聚二甲基硅氧烷主鏈上引入氨基聚醚鏈段，打破了有機(jī)硅主鏈原有的有序排列，使水分子能通過(guò)聚醚鏈段進(jìn)入纖維；而端氨基改性硅油只有末端氨基吸附，聚二甲基硅氧烷鏈段有序排列，水分子很難與棉纖維表面接觸，說(shuō)明聚醚鏈段的引入有助于改善整理織物的親水性。因此，氨基改性硅油對(duì)棉纖維的吸附機(jī)理可以解釋為：（1）棉纖維在水中時(shí)，纖維結(jié)構(gòu)中的—OH 電離使表面帶負(fù)電荷，和帶正電荷的質(zhì)子化氨基形成離子鍵結(jié)合；（2）有機(jī)硅主鏈與纖維之間或有機(jī)硅鏈段自身會(huì)形成共價(jià)鍵（醚鍵）結(jié)合；（3）有機(jī)硅主鏈與纖維結(jié)構(gòu)上的羥基形成氫鍵結(jié)合；（4）纖維結(jié)構(gòu)與有機(jī)硅結(jié)構(gòu)上的甲基可能存在范德華力。Burrell 等［29］將氨基硅氧烷整理到纖維素纖維表面，并通過(guò)XPS 進(jìn)一步分析氨基聚硅氧烷在纖維表面的取向分布。結(jié)果表明，氨基改性硅氧烷在纖維表面的最高取向分布為單層覆蓋，并且纖維結(jié)構(gòu)對(duì)有機(jī)硅取向分布起了關(guān)鍵作用。由于纖維素纖維表面有許多羥基，有機(jī)硅鏈段上的氨基能夠與之結(jié)合，Si—O—Si 鏈段在旋轉(zhuǎn)移動(dòng)的過(guò)程中要盡可能地鋪展在表面，使系統(tǒng)整體的表面自由能最小，這容易形成氨基與纖維結(jié)合而甲基向空氣界面分布的單層覆蓋。

圖3 主鏈改性聚有機(jī)硅氧烷在棉纖維上的取向分布模型

對(duì)于纖維結(jié)構(gòu)中反應(yīng)性基團(tuán)較少的滌綸纖維，氨基聚硅氧烷與滌綸纖維表面的相互作用較弱，分子鏈隨機(jī)堆砌在纖維表面，形成不均勻包覆，極性氨基未形成定向吸附，所以氨基聚硅氧烷不易形成定向分布和單層覆蓋。在高溫定型時(shí)，有機(jī)硅鏈段在纖維表面發(fā)生移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、鋪展和卷曲等行為，降低纖維的內(nèi)應(yīng)力和摩擦系數(shù)，達(dá)到柔軟的效果［30-32］。

Er-Rafik 等［33］采用熒光標(biāo)記法研究了氨基硅油柔軟劑在棉纖維上的吸附，用熒光標(biāo)記的柔軟劑在不同溫度下整理棉織物。結(jié)果顯示，80%的柔軟劑在200 s 內(nèi)就已快速吸附，且吸附量隨整理溫度的升高而增大。這說(shuō)明溫度升高時(shí)，纖維素鏈段之間更多的氫鍵發(fā)生斷裂，在棉纖維上產(chǎn)生孔隙，同時(shí)產(chǎn)生可以與有機(jī)硅高分子相互作用的自由羥基。EDX 映射和共聚焦拉曼光譜測(cè)試結(jié)果顯示，在纖維表面以及內(nèi)部有2 μm 厚的高質(zhì)量濃度硅元素層。采用相同的方法研究滌棉混紡（65/35）織物時(shí)發(fā)現(xiàn)，大部分氨基聚硅氧烷均勻地分布在棉纖維表面，而滌綸纖維上不存在氨基聚硅氧烷。EDX 研究纖維截面的結(jié)果表明，氨基硅氧烷已經(jīng)擴(kuò)散到棉纖維內(nèi)部，但是未能進(jìn)入滌綸纖維內(nèi)部［25，34］。

3 影響聚硅氧烷分子鏈取向分布的因素

3.1 氨值

氨值是氨基聚硅氧烷結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的最重要指標(biāo)之一，也是影響聚硅氧烷取向分布的重要因素。測(cè)試不同氨值硅油整理純棉針織物的性能［35］，結(jié)果見(jiàn)表5所示。

表5 氨值對(duì)產(chǎn)物性能的影響

當(dāng)氨值較高時(shí)，在開(kāi)環(huán)反應(yīng)過(guò)程中，與D4形成的反應(yīng)活性中心較多，合成的氨基硅油分子質(zhì)量較小，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中聚醚鏈段較多，整理時(shí)乳液對(duì)纖維的吸附性和滲透性較高，整理織物的蓬松性、柔軟性較好。當(dāng)氨值減小時(shí)，參與封端的活性中心減少，氨基硅油的分子質(zhì)量隨之增大，產(chǎn)物氨值逐漸降低，整理時(shí)乳液的吸附性和滲透性也降低，整理織物的手感風(fēng)格發(fā)生改變，蓬松性降低，但柔軟度、彈性和細(xì)膩度明顯提升。當(dāng)氨值較低時(shí)，整理織物的滑度最佳，但蓬松性和彈性下降較明顯。結(jié)合圖4 分析，有機(jī)硅鏈段中的氨基容易被質(zhì)子化，使之帶正電荷，對(duì)棉纖維形成定向吸附；嵌段硅油鏈段中的聚醚鏈段為親水鏈段，對(duì)棉纖維有一定的吸附作用。當(dāng)氨值較高時(shí)（圖4b），鏈段中的氨基和聚醚鏈段較多，有機(jī)硅鏈段分子質(zhì)量較小，一部分均勻地吸附在纖維表面，另一部分滲透到纖維的無(wú)定形區(qū)，使纖維表面光滑，纖維間摩擦系數(shù)降低，但有機(jī)硅鏈段不能很好地發(fā)生彎曲和旋轉(zhuǎn)，所以織物整體呈現(xiàn)出柔軟、蓬松的風(fēng)格。當(dāng)氨值適中時(shí)（圖4a），有機(jī)硅鏈段長(zhǎng)度適中，可以發(fā)生彎曲、旋轉(zhuǎn)和滑動(dòng)，織物的滑度和彈性提升。當(dāng)氨值較低時(shí)（圖4c），有機(jī)硅鏈段過(guò)長(zhǎng)，會(huì)無(wú)序地堆積在纖維表面，纖維表面的滑度提高，但整體分布的不均勻性會(huì)帶來(lái)其他性能的下降。

圖4 嵌段硅油分子鏈在棉纖維上的取向分布模型

3.2 相對(duì)分子質(zhì)量

劉彥杰等［36］研究了聚硅氧烷鏈段數(shù)均分子質(zhì)量對(duì)改性聚硅氧烷的影響。改性聚硅氧烷數(shù)均分子質(zhì)量小，對(duì)纖維的吸附性差、成膜性差，整理織物柔軟性不佳；改性聚硅氧烷數(shù)均分子質(zhì)量過(guò)大，乳液粒徑過(guò)大，不易滲透到纖維內(nèi)部，導(dǎo)致整理織物不均勻，手感偏差。因此，在設(shè)計(jì)嵌段硅油結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)對(duì)端氫硅油的相對(duì)分子質(zhì)量進(jìn)行篩選。相對(duì)分子質(zhì)量為2 000～4 000的端氫硅油分子鏈較短，反應(yīng)活性較高，滲透性好，但硅鏈段較少，柔軟性和滑度不佳。相對(duì)分子質(zhì)量為6 000～10 000 的端氫硅油在保持良好滲透性的同時(shí)，又有足夠的硅鏈段和較好的反應(yīng)性，所以整理織物具有蓬松、柔軟的手感。當(dāng)端氫硅油的相對(duì)分子質(zhì)量大于12 000 時(shí)，末端官能團(tuán)的反應(yīng)性較低，需要通過(guò)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間來(lái)提高轉(zhuǎn)化率。由于相對(duì)分子質(zhì)量太大，對(duì)織物的滲透性變差，導(dǎo)致硅鏈段大多分布在表面，堆積、纏繞和卷曲，宏觀表現(xiàn)為平滑的手感風(fēng)格。