聚硅氧烷季铵盐整理剂的应用工艺研究(1)

聚硅氧烷季铵盐整理剂的应用工艺研究

学院：纺织与材料学院

班级：轻化工程12级03班

姓名：闫乐乐

学号： 41201030317

指导老师：习智华

摘要：本文介绍了聚硅氧烷季铵盐整理剂的理化性质，说明了聚硅氧烷季铵盐整理剂中的有效化学结构，阐述了纺织品多功能整理剂聚硅氧烷季铵盐使纺织品获得集柔软性、抗菌性、亲水性、抗静电性等优良性能于一体的抗菌整理功能的原理，通过对聚硅氧烷季铵盐整理剂工艺条件对织物应用性能的影响，确定棉织物的最佳整理工艺为：纺织品准备→浸轧整理液（20g/L，45℃，轧液率75%）→预烘（80℃，3min）→焙烘（120℃，120s）。

关键词：抗菌整理剂聚硅氧烷季铵盐性能工艺纯棉织物

1.背景：

这些年来，随着人们物质生活水平的不断提高，人们越来越追求织物的安全舒适性、以及抗菌抑菌环保性。众所周知，我们平时穿的衣服上，或者是所接触到的纺织品上总是存在着各种各样的的微生物，虽然大多数微生物是非致病的，但是在人体皮肤的汗液、代谢细胞废屑以及皮脂的滋养下，会大量繁殖，从而对人体皮肤产生不良的刺激，再加上细菌代谢分解产生的臭味，更容易让人感到异常不适，甚至更严重的时候会引发皮肤病、传染病，从而影响人们的日常生活。因此，纺织品的抗菌抑菌整理工艺技术的研究以及抗菌抑菌整理剂的研发

显得尤为重要，也迫在眉睫。无机型、双胍型、季铵盐型以及有机硅季铵盐类是我们常用在纺织品整理中的抗菌整理剂。一般的季铵盐型抗菌整理剂因为他的化学活性偏低，在抗菌整理过程中通常以游离态存在的，将其应用在纺织品上的时候也是溶出型的，整理剂容易被洗除，抗菌效果的持久性较差，并且在穿着的过程中容易富集在人体表面，再加之它较大的刺激性和毒性，如果长期使用，会产生病变。然而有机硅季铵盐类抗菌整理剂却能有效的避免上述问题的发生，因为属于非溶出型的抗菌整理剂，它是有机硅通过改性后的产品，是集有机硅赋予织物柔软、滑顺、抗静电等的优良性能和季铵基团的杀菌特性于一体的新型的阳离子型表面活性剂。它凭借自己优良的抗菌效果及持久抗菌性，具有很大的应用空间，同时它还有很广泛的应用范围，

能有效地抑制革兰氏阴（阳）性菌，酵母菌以及真菌，再加上通过聚硅氧烷抗菌整理剂处理过的织物，能使织物获得良好的柔软手感，因此聚硅氧烷季铵盐抗菌整理剂处理织物时不仅获得了我们需要的抗菌效果，同时还能赋予织物良好的柔软效果。

2. 聚硅氧烷季铵盐的简介

2.1 季铵盐

季铵盐的结构一般如下所示:

R N

R

式中阳离子部分的R 到R3代表烃基，这四个烃基可以是烷烃、烯烃、芳香烃、芳杂环烃基，它们可以相同，也可以不同，烷烃和烯烃基团上还有带有-OH 、-NH2、-COOH 等基团，

Z-则代表的是卤素离子或者NO3-、HSO4-等离子，常见的是Cl-。季铵盐与伯、仲、叔胺盐不同，它与碱作用得到的不是游离胺，而是含有季铵碱的平衡混合物，其电离常数接近氢氧化钠等无机强碱，其反应方程式如下所示： R

N

R KOH R

N

R OH -KZ

季铵盐属于阳离子型面活性剂，水溶性良好，随着碳链长度的增加，其水溶性下降。有机硅季铵盐中碳原子数低于14时季铵盐易溶于水，碳原子数高于14时季铵盐难溶于水。单长链烷基季铵盐溶于极性有机溶剂，不溶于非极性有机溶剂；双长链烷基季铵盐几乎不溶于水，

溶于非极性有机溶剂。如果季铵盐的烷基链中含有不饱和双键，能够增加其溶解性。

2.2 聚硅氧烷季铵盐

聚硅氧烷季铵盐是一种新型的阳离子表面活性剂，它的结构通式如下：

Si、O原子交替组成的稳定骨架构成了聚硅氧烷季铵盐的主链，其中在Si原子连接一些有机烃的线型聚合物。聚硅氧烷季铵盐抗菌效果持久，且抗菌范围广泛，耐洗性良好，将其整理在织物上，织物能够有效地抑制革兰氏阴/阳性菌、酵母菌以及真菌。有机硅季铵盐作为季铵盐的一种,它具有季铵盐的一些特性，同时它也属于有机硅类表面活性剂，有机硅表面活性剂有着很宽的HLB平衡值，通过改变亲水基团的数量、长短、位置和离子类型，可以制成一系列不同浊点的表面活性剂，而且它们有活性基团，特别是含有羧基、环氧基、甲氧基等，使聚硅氧烷季铵盐具有较好的亲水性。一般情况下，烷烃链构成了表面活性剂的疏水基团，但是有机硅类表面活性剂的疏水基却是由聚合度适中的(2000以下)硅氧烷链组成的，有机硅聚合物侧链上连有的基团如甲基、苯基、乙烯基等基团。若在上述分子结构中引入氨烃基，甲基丙烯酰氧丙基、腈基、甜菜碱基、磺酸盐基、磷酸盐基等，可制成各具特殊性能的有机硅表面活性剂，使它既有有机物的特性同时兼有无机物的特性。有机硅表面活性剂的独特之处还在于聚二甲基硅氧烷疏水基有许多优良的性能，如低表面张力，优良的粘温特性，柔顺性和在极性表面易铺展性以及良好的疏水性和适合在较宽的温度范围下的使用性能等。聚硅氧烷季铵盐因其特殊的分子结构及优良的应用性能，有着广阔的应用前景和发展潜力。

3.聚硅氧烷季铵盐的作用机理

聚硅氧烷季铵盐类抗菌整理剂是将具有杀菌性能的阳离子基团引入硅氧烷侧链上，从而制得的一种集柔软性、抗菌性、亲水性、抗静电性等优良性能于一体的抗菌整理剂，这种抗菌整理剂属于非溶出型的抗菌整理剂，具有良好的抗菌持久性，而且在使用过程中不需要添加反应性的树脂，整理后织物上也不存在抗药性的问题和织物抗菌失效的问题，聚硅氧烷季铵盐安全可靠，是一种比较理想的抗菌整理剂。美国道康宁公司开发的DC-5700是一类非溶出型抗菌整理剂，它抗菌效果持久优异，下面以它为例来说明有机硅季铵盐类抗菌剂的作用机理和杀菌机理。

3.1 作用机理

DC-5700的化学结构式如公式(1-1)所示，左端的三甲氧基硅烷基具有硅烷偶合性，当用水稀释DC-5700时，发生水解反应，如公式(1-2)，并生成硅醇基，此硅醇基与织物表面和彼此之间发生脱水缩合反应，从而使DC-5700以共价键牢固地结合在织物表面，如图1所示。