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专业知识:柔软剂分类及性能与性能测试方法

2019/6/26 9:57:00 来源: 中国纺织网评论(0)239

柔软剂性能测试

                                                                     

     

  柔软剂的分类

  柔软剂是染整助剂中品种最多、用量最大的一类助剂。据报道,上海印染技术研究所所在1990-1999年中收集的920只国内外助剂样品中,柔软剂就有350只,占38%。如此多的柔软剂品种,根据其化学结构来看,基本上是长链脂肪族类或高分子聚合物类两大类。

  长链脂肪族类柔软剂分子结构中的碳氢长链能呈无规则排列的卷曲状态,形成分子的柔曲性,其柔曲的分子吸附在纤维表面起到润滑的作用,降低了纤维与纤维的动、静摩擦系数。因此,长链脂肪族类结构一般均有较好的柔软作用,在柔软剂中不仅品种多,而且用量较大。这类柔软剂根据其离子性可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型。

  另外,对于天然油脂及石蜡类柔软剂,因为都是天然的润滑性物质,也可作为单独的一类,但也有根据其使用乳化剂的离子性的不同把其分别归入不同的离子性类别。

    

  高分子聚合物类柔软剂主要有聚乙烯和有机硅两大类。聚乙烯类柔软剂的品种比较单一,用量也较少,用量也较少,使用较多的主要还是有机硅柔软剂。

  由于聚硅氧烷主链是很易挠曲的螺旋状直链结构,其可以360度自由旋转,旋转所需的能量几乎为零。

  因此,聚硅氧烷独物的分子结构符合纺织品的柔软机理,不仅能降低纤维间的静、动摩擦系数,而且其分子间作用力很小,又降低纤维的表面张力,是纺织品柔软整理剂的理想材料。

  有机硅柔软剂,特别是氨基改性有机硅柔软剂是近年来发展最快的柔软剂品种。

  主要柔软剂性能介绍

  由于柔软剂能赋予织物以柔软、舒适的手感,因此能提高织物的质量和附加价值。这符合当今追求服装高档、舒适的潮流。使柔软剂的用量越来越大,这也促地使了柔软剂品种的快速发展。现国内柔软剂品种就有数百种,分述如下:

  1、阴离子型柔软剂:阴离子型柔软剂除了肥皂、磺化油等外,其主要成分为琥珀酸十八醇酯磺酸钠、十八醇酯硫酸酯等带长链烷烃的防离子化合物或阴离子、非离子化合物。一般具有良好的润湿性和热稳定性,能与荧光增白剂同浴使用,可作为特白织物的柔软剂。也比较适用于纤维素纤维,可赋予织物较好的吸水性,但其对纤维的吸附类似于直接染料,比较弱,故柔软效果较差,且易被洗去。另外,由于它有浴中柔软作用,可用于丝绸精练,以防止擦伤(灰伤)。

  2、非离子型柔软剂:非离子型柔软剂一般为十酸(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。由于非离子型柔软剂较离子型柔软剂对纤维的吸附性差,仅可起平滑作用。但它能与离子型柔软剂合用,地其他相容性好,对电解质稳定性好,并且没有使织物黄变的缺点,可作为无耐久性的柔软整理剂,也可作合成纤维纺丝油剂的重要组成部分。其部分产品能作为织物“丝鸣音”的仿丝绸整理剂。

  

    

3、阳离子型柔软剂:这类柔软剂品种较多,是目前使用最普遍的柔软剂。主要是由于大多数纤维在水中带有负电荷,阳离子型柔软剂容易吸附在纤维表面,结合能力较强,能耐高温、耐洗涤,且整理后织物丰满滑爽,能改善织物的耐磨性和撕破强力,对合成纤维还具有一定的抗静电效果。因此被广泛用于棉、锦纶、腈纶等织物,也有此品种适用于丝绸。但部分阳离子型柔软剂在高温时易引起黄变,并伴有耐光色牢度的下降。阳离子型柔软剂一般是十八胺或二甲基十八胺的衍生物或硬脂酸与多乙烯多胺的缩合物。根据其结构又可分为叔胺类柔软剂、季铵盐类柔软剂,咪唑啉季铵盐类柔软剂、双烷基二甲基季铵盐类柔软剂等。

  4、两性型柔软剂:两性型柔软剂是为了改进阳离子型柔软剂而发展的一类柔软剂。其对合成纤维亲和力较强,没有泛黄和使染料变色等弊病。也可用于丝绸的复练工序,使丝绸手感更好。两性型柔软剂还可与阳离子型柔软剂一起使用,起到协同增效作用。这类柔软剂一般为烷基胺内酯型结构。

  5、有机硅柔软剂:这类柔软剂是聚硅氧烷及其衍生物的乳液或微乳液,能使织物具有良好的柔软和平滑的手感。产品有乳液聚合,高分子硅油乳化和经改性、复配等生产工芑,已基本形成体系,供应的品种牌号也较多。但应用效果和性能仍有很大差异。

  ①二甲基硅没乳液:这是在有机硅柔软剂中最早应用的产品,用作柔软剂的硅油相对分子质量一般为6万-7万。经整理后可赋予织物滑、挺、爽的手感,降低织物的摩擦系数,并提高织物的耐磨性和可缝性。但因其分子链上没有反应性基团,故不能与纤维发生反应,也不能自身交联,而只是靠分子引和附着在纤维表面,因此耐洗性较差,弹性提高也有限。

  

    ②有机硅羟乳(羟基硅油乳液):这是我国20世纪80年代使用最广的有机硅类柔软剂。其相对分子质量一般为6万-8万,相对分子质量越大,柔软性和滑爽感越好。由于其分子链末端和闳基封端,因此在交联剂、催化剂的作用下,能与纤维的反应性基轩或自身发生交联而形成有一定弹性的高分子薄膜,因此具有耐洗性,且能提高织物的弹性。有机硅羟乳根据其使用的乳化剂离子性的不同分为阳离子有机硅羟乳和阴离子有机硅羟乳。虽然有机硅羟乳在分子链的末端存在羟基,对提高其亲水性和乳液稳定性有一定帮助,但由于有机硅羟乳的乳液颗粒很难控制细小、均一,因此乳液的稳定性也很难掌握,在应用时易出现漂油现象,使织物上出现难以去除的油斑等疵病。因此有机硅羟乳类柔软剂的乳液稳定性好坏也是评定其质量的重要指标。

  ③亲水可溶性有机硅(聚醚型亲水有机硅):这类有机硅柔软剂通常是聚醚和环氧基改性的聚硅氧烷,外观为无色透明的稠厚液体,能赋予织物良好的吸湿透气性和抗静电性能等,由于其属非离子性,能与各种助剂混合应用。当其与树脂一起使用时,能降低树脂吸氯性和释放甲醛量;除了用于树脂整理和柔软整理外,还广泛用于涂料染色工艺,不仅可改善织物因粘合剂而影响的手感,还可以改进粘合剂粘辊筒的缺点。

  ④氨基改性有机硅:在聚硅氧烷的大分子链上引入氨基,可以使有机硅的性能得到很大改善。氨基的引入不仅能与纤维形成牢固的取向、吸附作用,使纤维之间的摩擦系数下降,而且能与环氧基、羧基、羟基发生化学反应,故能适用于棉、毛、丝、粘胶纤维、涤纶、锦纶、腈纶等各种纤维及其混纺织物。织物经其整理后,能获得优异的柔软性、回弹性,其手感软而丰满,滑而细腻。一般来讲,氨基含量越高,柔软度越好。但较高的氨基含量,也意味着较大的泛黄性。这主要是其侧链上的—(CH2)NH(CH2)2NH2有两个胺基(伯胺基和仲胺基),共有三个活泼氢原子,容易氧化形成发色团,而这种双胺结构更具有加速氧化的协同作用。因此,在氨基含量和泛黄性之间,必须有一个最佳的平衡。

  将氨基改性有机硅制成微乳液,在近十年来发展很快。由于在硅氧烷分子上引入了氨基,提高了其亲水性,因此选用适当的乳化剂和制备工艺,即能使之成为粒径在0.15μm以下的微乳液。由于其粒径小于可见光的波长,对可见光没有阻抗性,因此可使乳液变得透明。正是其颗粒的粒径仅为普通乳液中颗粒粒径的1/10,使微乳液中有效颗粒数增加了103倍(若浓度相同),微乳液与织物的接触机会大大增加,且在织物表面铺展性好,容易渗透到纤维内部。因此这种产品可赋予织物良好的内部柔软度,这种柔软度也更为耐久。微乳液产品的水溶性、储存稳定性、耐热稳定性、抗剪切稳定性一般也会更好。

  常用的双氨基有机硅柔软剂虽然有很好的柔软效果,但白度、吸水性、易去污性都较差,而且随着聚合物中氨基官能团的增加而变得严重。为了改善这些缺点,可以通过氨基官能团的类型和数量的变化来实现。改变氨基官能团类型主要是将伯胺基变成仲胺基或叔胺基,如N-丙基环己胺(仲胺)和N—丙基哌嗪(叔胺)改性的有机硅柔软剂已被开发应用于织物整理。这类柔软剂在烘焙时可以减少泛黄,且比伯胺官能团的有机硅柔软剂具有较少的疏水性,但使织的的手感有一些枯燥感。主要用于漂白织的和浅色织物的柔软整理。

  另外,为了获得超平滑的手感,将二甲基硅氧烷大分子的两端用氨基改性封端,其在织物上可以形成非常整齐的定向排列,从而获得优异的平滑手感;如果将聚硅氧烷的部分侧链基和两端基均用氨基改性取代,将其作为织物整理剂,它可使织物获得更好柔软性。

  现在有机硅柔软剂发展很快,品种越来越多,价格也有下降,使用机硅柔软剂的应用数量有了较大幅度的增长。除了上述的各类有机硅柔软剂外,还有环氧基改性、酰胺基改性、羧基改性等有机硅柔软剂。因目前应有较少,这里不一一介绍。

  6、低分子聚乙烯乳液:该柔软剂是低分子聚乙烯经氧化处理后再经乳化而成的产物。对纤维有一定的亲和力,使只物具有平滑的手感,可与树脂同浴应用,且可提高因树脂整理而降低的撕破强力和耐磨性能,是有机硅柔软剂推广应用前的廉价的织物柔软滑爽助剂。目前这类柔软剂一般不单独应用,可作为各类柔软剂的复配组分,也可用作羟基硅乳液中的稳定剂。

  柔软剂性能测试方法

  1.手感的评定

  一般由几个熟练的操作者根据柔软整理织物的实际手触感觉,对织物的柔软性、滑爽性和丰满度评定,用适当的文字表示手感情况。

  2.耐热变色性和耐热泛黄性试验

  ⑴试验方法:将经过柔软整理后的织物(耐热变色性为有色织物;耐热泛黄性为漂白织物),在(185±2)℃下焙烘(或压烫)3min,冷却后按下法判别。

  ▼耐热色变性是通过比较加热和未加热织物的色相差异,用变褪色灰色样卡评定等级。

  ▼耐热泛黄性是通过判断加热织物相对于未加热织物的黄变程度,用沾色用灰色样卡评定等级。也可测定加热后和未加热织物的白度,根据白度的降低评定泛黄性能的大小。

  ⑵说明:

  ▼织物热处理可用热风干燥机、烘箱、升华牢度仪、烫焦试验仪等设备。

  ▼根据纤维种类不同,热处理温度、时间等条件应不同,可根据情况而定,报告中应注明各项试验条件。

  3.伸缩性试验

  ⑴试验方法:将试样剪成径向24cm、纬向2cm的长条,然后在松弛状态下,在织物中部作定长20cm的两条标记线,将织物上端夹到固定夹上,下端加质量为5g的负荷,1min后测定标线之间的距离L2(cm),然后200g的重锤,仍留5g的负荷,1min后测定标线间的距离L3(cm)。根据测得的L1、L2、L3计算伸长率和回复率。

  ⑵计算:

  伸长率=(L2—L1)÷L1×100%

  回复率=(L2—L3)÷(L2—L1)×100%

  ⑶说明:针织品测定L2距离时加荷质量为100g。

  4.织物耐磨性能试验

  ⑴仪器与材料:

  仪器:具备可测试平磨、折磨、曲磨性能的仪器,可采用日本进口的三用耐磨仪。最早有国产Y521三磨仪,现已较少使用,Y522圆盘式织物耐磨仪主要是测平磨。

  其他:磨料;圆刀划样器(ø11.3cm);尺等。

  ⑵试验方法:

  ①平磨:用圆刀划样器取直经为11.3cm的圆形试样5块,放在橡皮膜上,调节摩擦速度为(125±5)次/min,压块质量为0.45kg,气泵压力为28kPa,用金刚砂纸(400#水砂纸)进行多向摩擦,直至试样磨破,仪器自动停止,记录摩擦次数,计算平均值。

  ②曲磨:在布样上取20cm×3cm(若试样纱线密度为20根/cm以下,取20cm×4cm)经向(经×纬)、纬向(纬×经)各5块试样,两边抽去相同根数的边纱,使试样宽度保留2.5cm。加上根据织物平方米质量选择的拉伸重块和压块(见下表)。将试样、刀片装好,选择开关拨向曲轴处,开动仪器,摩擦速度为(125±5)次/min。织物反复弯曲,在金属刀片上往复摩擦,直至样片磨断为止。记录摩擦次数,经、纬向分别取平均值(取整数)。

  试验选择的拉块或压块质量依据

  

   

 ③折磨:分别取7.6cm×2.5cm的经纬向试样各5块,在折磨夹具上装上试样,压块质量为0.227kg或0.454kg(根据织物的平方米质量选择)。用400#水砂纸作为磨料,向同一方向摩擦,直至试样片磨断。记录摩擦的次数,经、纬向分别取平均值(取整数)。

  5.柔软度的测定—心形环法

  ⑴试样准备:从待试织物上分别裁取2.5cm×25cm的经、纬向试样各10条。

  ⑵测试步骤:将试样两端用胶带(1.25cm×7.6cm)平整地粘贴在板条(318mm×19mm×3mm)上,其安装如图所示。试样的有效长度为20.0cm,形成的心形环平面垂直于悬吊织物的平板条。1min后测量水平平板条顶部至心形环最低处的距离L(mm)。试样的经、纬向及其正、反面各测5次,用经、纬向平均值表示。测量值L大,表示织物柔软性较好;反之,则相对较差。另外测量值L也可表示织物定向(经、纬向)抗弯曲硬度的倒数值。

  

 

  ⑶说明:柔软度也可用测试硬挺度的方法进行测试。只是抗弯曲硬挺度与柔软度是倒数关系,即抗弯曲长度越短,表示柔软性越好;反之,则相对较差。

  6.悬垂性测试

  ⑴试样准备:取直径为24cm无折痕的圆形试样2块,在每块圆形试样的中心剪(或冲)一个直径为0.4cm定位孔。其测试用专用装置:悬垂性测定仪

  ⑵测试步骤:剪取与试样和夹持盘大小相同的制图纸各一块,在天平上称量(精确至0.001g).将织物悬垂性测定仪调整到描图法状态,将试样放在夹持盘上,使织物经向指向操作者,再依次放上有机玻璃划样板、制图纸以及上盖,轻轻向下按3次,静止3min,根据悬垂后织物的投影描图,然后剪下所描的图样,再次称量。

  ⑶计算:

  F=(m3—m2)÷(m1—m3)×100%

  式中:F—悬垂系数

  m1—试样大小的纸的质量,g;

  m2—夹持盘大小的纸的质量,g;

  m3—悬垂后投影大小的纸的质量,g;

  ⑷结果:织物悬垂系数越小,表示试样越柔软。

  7.针裂牢度—缝纫性试验

  ⑴试验机:高速缝纫机,转速4000r/min;缝衣针9#~14#,针尖应保持光滑,不发毛。

  ⑵试验方法:将试样在标准状态(温度20℃,相对湿度65%)下放置24h以上,取经向60cm,纬向15cm的长方形织物,折叠成4层,成15cm×15cm的正方形,以行与行之间距离为1.3cm,经、纬向各缝两行(成井字形),缝纫针脚密度为每2.5cm缝(11±1)针。缝纫结束,将试样摊开,以5倍以上的放大镜检视试样反面,记录纤维被针刺断起毛的针数,计算其占总针数的百分率。

  ⑶计算:断针率=断纱针孔数÷总针孔数×100%

  ⑷说明:

  ★若无高速缝纫机,可采用家用缝纫机,用最高转速进行试验。

  ★试验时缝衣针上不必穿上缝纫线。

  ★若以上方法未能看出纤维的断裂现象,可将试样浸入40℃、0.5%皂洗液中10min中取出,沿经、纬向各搓洗10次,用冷水洗净,并在低温下晾干,再用放大镜检视。

  8.机织物抗滑移性试验

  ⑴试验仪器:织物强力试验机,拉伸速度(100±10)mm/min。

  ⑵试样准备:取经、纬向试样(整理与未整理织物)35cm×10cm各一块,长度方向平行于纬纱的为经向试样。在试样的一端10cm处划一折叠线。将试样沿折叠线折叠,在距折痕10mm处沿宽度方向用缝纫机【针号为Nm90(14#),针迹密度为5~5.5针/cm,采用涤纶缝纫线】缝制一条直形缝,线缝必须平行于横向纱线,且缝合试样不能起皱。然后沿折痕裁开。

  ⑶将试样夹持在试验仪器(强力机)上,夹持中心点位于试样纵向中心线上,预加张力不超过2N,然后对试样施加拉伸负荷,测定施加80N(或120N,视织物滑移量而定)时织物缝线中心部位经(或纬)纱滑移的长度(mm)。比较经整理与未经整理的织物缝合处经纱(或纬纱)在某一负荷时的移量的变化。

  ⑷说明:机织物的抗滑移测定若按GB/T 13772.1—1992试验,对强力机的要求较高(需能绘制负荷—伸长曲线),而且滑移量的计算也比较麻烦。因此,这里采用测定在一定负荷时的织物缝合处的纱线滑移量。

  9.表面摩擦性试验

  试验装置由两块贴衬有试验织物的木板(木块)组成,下面一块为上面铺盖有试验织物的且一端固定而另一端可以自由调整倾斜角度的木板,上面的一块为下面固定有试验织物的木块。为了使两层织物紧密接触,可在上木块上放一重物。试验时,将下木板平放在试验桌上,上木块放在下木板中部靠抬起的一端。然后,将下木板以固定点(或与桌面接触点)为支点,慢慢抬起下木板的另一端,直至上木块开始向下滑动时,测量下木板抬起的角度(θ)。

  织物静摩擦因素(μ)=tgθ

  10.织物风格的测试

  织物的手感是通过手的摸、挤、压、捏等作用,将织物的力学性能反映到大脑,并由大脑感知,做出心理判断。织物风格仪就是将手对织物的物理作用分解成一些基本的力学作用,如拉伸、弯曲、压缩、剪切、摩擦等,通过适当的测量方法来测量以上力学性能的仪器。织物风格仪可将织物手感的感官测量变成客观的定量测定。这种单项力学性能的测量在以上的方法中已介绍了一些,而织物风格仪则是将这些单项性能的测量组合在一台仪器中。

  不同类型的织物风格仪测试的力学性能有所差异,如国产SYG风格测定仪可测定织物的弯曲、压缩、摩擦、起拱变形、交织阻力等15项力学性能指标,来表示织物的风格,其测试指标与风格的关系见下表:

  SYG风格测定仪测试的织物力学性能指标

     

     

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