Emulsja amino-silikonowa
Emulsja aminosilikonowa jest szeroko stosowana w przemyśle tekstylnym. Silikonowy środek wykończeniowy stosowany w przemyśle tekstylnym to głównie emulsja aminosilikonowa, taka jak emulsja dimetylosilikonowa, emulsja wodorosilikonowa, emulsja hydroksysilikonowa itp.
Jakie zatem są aminosilikony do różnych tkanin? Albo jakiego rodzaju aminosilikonów powinniśmy używać do sortowania różnych włókien i tkanin, aby uzyskać dobre rezultaty?
● W przypadku czystej bawełny i produktów mieszanych, głównie o miękkiej fakturze, można wybrać aminosilikon o wartości amoniaku 0,6;
● Czysta tkanina poliestrowa, której główną cechą jest gładkość w dotyku, może zawierać aminosilikon o wartości amoniaku 0,3;
● Prawdziwe tkaniny jedwabne są przeważnie gładkie w dotyku i wymagają wysokiego połysku. Silikon aminowy o stężeniu amoniaku 0,3 jest wybierany głównie jako środek wygładzający w celu zwiększenia połysku;
● Wełna i tkaniny z jej dodatkiem wymagają miękkości, gładkości, elastyczności i doskonałego dotyku, z minimalną zmianą koloru. Do mieszania można wybrać aminosilikony o zawartości amoniaku 0,6 i 0,3, a także środki wygładzające, aby zwiększyć elastyczność i połysk;
● Swetry kaszmirowe i tkaniny kaszmirowe są ogólnie przyjemniejsze w dotyku w porównaniu do tkanin wełnianych, dlatego można wybierać produkty o wysokim stężeniu związków;
● Skarpety nylonowe, których główną cechą jest gładkość w dotyku, wykonane z silikonu amino o wysokiej elastyczności;
● Koce akrylowe, włókna akrylowe i ich mieszanki są przeważnie miękkie i wymagają wysokiej elastyczności. Aby spełnić wymagania dotyczące elastyczności, można wybrać olej aminosilikonowy o liczbie amoniakowej 0,6;
● Tkaniny konopne, głównie gładkie, wybiera się głównie aminosilikony o liczbie amoniakowej 0,3;
● Jedwab sztuczny i bawełna są przeważnie miękkie w dotyku, dlatego należy wybierać silikony aminowe o liczbie amoniaku 0,6;
● Tkanina z obniżoną zawartością poliestru, głównie w celu poprawy jej hydrofilowości, można wybrać modyfikowany polieterem silikon i hydrofilowy aminosilikon itp.
1. Charakterystyka aminosilikonu
Aminosilikon charakteryzuje się czterema ważnymi parametrami: liczbą amoniakową, lepkością, reaktywnością i wielkością cząstek. Te cztery parametry zasadniczo odzwierciedlają jakość aminosilikonu i znacząco wpływają na styl przetwarzanej tkaniny. Należą do nich: chwyt, biel, kolor i łatwość emulgowania silikonu.
① Wartość amoniaku
Aminosilikon nadaje tkaninom różne właściwości, takie jak miękkość, gładkość i puszystość, głównie dzięki grupom aminowym w polimerze. Zawartość grup aminowych można przedstawić za pomocą liczby amoniakowej, która odnosi się do mililitrów kwasu solnego o równoważnym stężeniu potrzebnym do zneutralizowania 1 g aminosilikonu. Zatem liczba amoniakowa jest wprost proporcjonalna do procentowej zawartości molowej grup aminowych w oleju silikonowym. Im wyższa zawartość grup aminowych, tym wyższa liczba amoniakowa, a tym samym bardziej miękka i gładsza tekstura gotowej tkaniny. Dzieje się tak, ponieważ wzrost liczby aminowych grup funkcyjnych znacznie zwiększa ich powinowactwo do tkaniny, tworząc bardziej regularny układ cząsteczkowy i nadając tkaninie miękką i gładką teksturę.
Jednak aktywny wodór w grupie aminowej jest podatny na utlenianie, tworząc chromofory, powodując żółknięcie lub lekkie zażółcenie tkaniny. W przypadku tej samej grupy aminowej oczywiste jest, że wraz ze wzrostem zawartości grup aminowych (lub liczby amoniakowej) wzrasta prawdopodobieństwo utleniania, a żółknięcie staje się poważne. Wraz ze wzrostem liczby amoniakowej wzrasta polarność cząsteczki aminosilikonu, co stwarza korzystne warunki do emulgowania oleju aminosilikonowego i umożliwia jego przekształcenie w mikroemulsję. Wybór emulgatora oraz wielkość i rozkład wielkości cząstek w emulsji są również związane z liczbą amoniakową.
① Lepkość
Lepkość jest związana z masą cząsteczkową i rozkładem masy cząsteczkowej polimerów. Ogólnie rzecz biorąc, im wyższa lepkość, tym większa masa cząsteczkowa aminosilikonu, tym lepsze właściwości filmotwórcze na powierzchni tkaniny, tym bardziej miękka w dotyku i gładsza, ale tym gorsza przepuszczalność. Szczególnie w przypadku mocno skręconych tkanin i tkanin o małej gęstości aminosilikon ma trudności z wnikaniem do wnętrza włókna, co wpływa na wydajność tkaniny. Zbyt wysoka lepkość pogorszy również stabilność emulsji lub utrudni wytworzenie mikroemulsji. Ogólnie rzecz biorąc, wydajność produktu nie może być regulowana wyłącznie przez lepkość, ale często jest równoważona przez wartość amoniaku i lepkość. Zazwyczaj niskie wartości amoniaku wymagają wysokiej lepkości, aby zrównoważyć miękkość tkaniny.
Dlatego też, gładkie w dotyku wymaga silikonu modyfikowanego aminą o wysokiej lepkości. Jednak podczas miękkiego przetwarzania i pieczenia, niektóre aminosilikony sieciują, tworząc film, zwiększając w ten sposób masę cząsteczkową. Dlatego początkowa masa cząsteczkowa aminosilikonu różni się od masy cząsteczkowej aminosilikonu, który ostatecznie tworzy film na tkaninie. W rezultacie gładkość produktu końcowego może się znacznie różnić, gdy ten sam aminosilikon jest przetwarzany w różnych warunkach procesowych. Z drugiej strony, aminosilikon o niskiej lepkości może również poprawić teksturę tkanin poprzez dodanie środków sieciujących lub dostosowanie temperatury pieczenia. Aminosilikon o niskiej lepkości zwiększa przepuszczalność, a dzięki środkom sieciującym i optymalizacji procesu, zalety aminosilikonów o wysokiej i niskiej lepkości można połączyć. Zakres lepkości typowego aminosilikonu wynosi od 150 do 5000 centypuazów.
Warto jednak zauważyć, że rozkład masy cząsteczkowej aminosilikonu może mieć większy wpływ na wydajność produktu. Niska masa cząsteczkowa wnika w głąb włókna, podczas gdy wysoka masa cząsteczkowa jest rozłożona na zewnętrznej powierzchni włókna, dzięki czemu wewnętrzna i zewnętrzna strona włókna są otulone aminosilikonem, nadając tkaninie miękkość i gładkość. Problemem może być jednak to, że stabilność mikroemulsji może zostać naruszona, jeśli różnica masy cząsteczkowej będzie zbyt duża.
① Reaktywność
Reaktywne aminosilikony mogą ulegać samosieciowaniu podczas wykańczania, a zwiększenie stopnia usieciowania poprawi gładkość, miękkość i puszystość tkaniny, szczególnie pod względem poprawy elastyczności. Oczywiście, przy zastosowaniu środków sieciujących lub w wyższych temperaturach wypalania, aminosilikony mogą również zwiększyć stopień usieciowania, a tym samym poprawić sprężystość. W przypadku aminosilikonów z grupą hydroksylową lub metyloaminową, im wyższa wartość amoniaku, tym lepszy stopień usieciowania i lepsza elastyczność.
②Wielkość cząstek mikroemulsji i ładunek elektryczny emulsji
Wielkość cząstek emulsji aminosilikonowej jest niewielka, zazwyczaj poniżej 0,15 μ, co oznacza, że emulsja znajduje się w termodynamicznie stabilnym stanie dyspersji. Jej stabilność podczas przechowywania, odporność na ciepło i ścinanie są doskonałe i generalnie nie powodują rozpadu emulsji. Jednocześnie, niewielki rozmiar cząstek zwiększa powierzchnię cząstek, znacznie poprawiając prawdopodobieństwo kontaktu aminosilikonu z tkaniną. Zwiększa się zdolność adsorpcji powierzchniowej, poprawia się jednorodność i przepuszczalność. Dzięki temu łatwo jest utworzyć ciągłą powłokę, która poprawia miękkość, gładkość i puszystość tkaniny, szczególnie w przypadku tkanin o małej gęstości. Jednakże, jeśli rozkład wielkości cząstek aminosilikonu jest nierównomierny, stabilność emulsji ulegnie znacznemu pogorszeniu.
Ładunek mikroemulsji aminosilikonowej zależy od emulgatora. Ogólnie rzecz biorąc, włókna anionowe łatwo adsorbują kationowe aminosilikony, co poprawia efekt obróbki. Adsorpcja emulsji anionowej nie jest łatwa, a zdolność adsorpcyjna i jednorodność emulsji niejonowej są lepsze niż emulsji anionowej. Niewielki ładunek ujemny włókna znacznie zmniejsza wpływ na właściwości ładunkowe mikroemulsji. Dlatego włókna chemiczne, takie jak poliester, absorbują różne mikroemulsje o różnych ładunkach, a ich jednorodność jest lepsza niż włókien bawełnianych.
1. Wpływ aminosilikonu i różnych właściwości na odczucia dotykowe tkanin
① Miękkość
Chociaż właściwości aminosilikonu są znacznie ulepszone dzięki wiązaniu aminowych grup funkcyjnych z tkaninami i uporządkowanemu rozmieszczeniu silikonu, co nadaje tkaninom miękkość i gładkość w dotyku, rzeczywisty efekt wykończenia w dużej mierze zależy od charakteru, ilości i rozmieszczenia aminowych grup funkcyjnych w aminosilikonie. Jednocześnie, skład emulsji i średnia wielkość cząstek emulsji również wpływają na miękkość w dotyku. Jeśli powyższe czynniki zostaną idealnie zrównoważone, miękki styl wykończenia tkanin osiągnie swój optymalny poziom, nazywany „supermiękkim”. Zawartość amoniaku w zmiękczaczach aminosilikonowych wynosi zazwyczaj od 0,3 do 0,6. Im wyższa zawartość amoniaku, tym bardziej równomierne rozmieszczenie aminowych grup funkcyjnych w silikonie i tym bardziej miękka w dotyku tkanina. Jednak, gdy zawartość amoniaku jest większa niż 0,6, miękkość w dotyku tkaniny nie wzrasta znacząco. Ponadto, im mniejsza wielkość cząstek emulsji, tym bardziej sprzyja ona przyleganiu emulsji i miękkości w dotyku.
② Gładka w dotyku
Ze względu na bardzo niskie napięcie powierzchniowe związku silikonowego, mikroemulsja aminosilikonowa bardzo łatwo rozprowadza się na powierzchni włókna, zapewniając przyjemną gładkość. Ogólnie rzecz biorąc, im niższa wartość amoniaku i większa masa cząsteczkowa aminosilikonu, tym lepsza gładkość. Ponadto silikony z końcówkami aminowymi mogą tworzyć bardzo uporządkowane układy kierunkowe, ponieważ wszystkie atomy krzemu w ogniwach łańcucha są połączone grupą metylową, co zapewnia doskonałą gładkość w dotyku.
