氨基硅油乳液的制備方法

1、.氨基硅油乳液的制備方法氨基硅油不溶于水，不能直接用于纖維織物的柔軟整理，必須將其乳化制成乳液才能應(yīng)用。按乳液粒徑分類，目前出現(xiàn)的氨基硅油乳液有三種：普通乳液、微乳液和細(xì)乳液。普通乳液粒徑為0.51.0m外觀為藍(lán)或灰的乳白色液體；微乳液粒徑通常小于0.10m，外觀為透明或半透明的液體；細(xì)乳液則介于兩者之間。由于普通乳液粒徑大，顆粒表面的雙電層較弱，顆粒間易相互作用而凝聚，導(dǎo)致乳化狀態(tài)破壞，水與油相分離；而微乳液粒徑小，乳液呈熱力學(xué)穩(wěn)定的分散狀態(tài)，其貯藏性、耐熱及抗剪切穩(wěn)定性均很優(yōu)越，一般不破乳，且使用效果極佳。因而，工業(yè)場合均力求將氨基硅油進(jìn)行微乳化10。氨基硅油微乳液膠束很小，能夠滲透到纖維

2、內(nèi)部，為織物提供內(nèi)在的柔軟性和出色的4表面平滑性。微乳液屬熱力學(xué)穩(wěn)定體系，粘度低且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而減少了聚結(jié)或破乳的危險。理論上講，氨基硅油因為含有極性的氨基而較聚二甲基硅油易乳化，但由于硅氧烷上甲基的疏水性和低氨基含量，與水相比氨基硅油仍具有很低的表面能，使乳化受到一定的限制，表現(xiàn)在隨著分子量的升高，乳化難度增加，所以實際上氨基硅油的微乳化往往需用復(fù)配乳化劑才能達(dá)到較佳的效果，否則是比較困難的6,11。影響氨基硅油乳化的因素有：乳化劑的選擇和復(fù)配助劑的選擇乳化工藝的選擇溫度的影響攪拌及滴加速度pH值的影響水硬度的影響硅油結(jié)構(gòu)的影響氨基硅油含量。1.1.3.1乳化劑的選擇和復(fù)配表面活性劑是微乳化

3、過程的主要影響因素，它主要是通過降低油水界面的表面張力及增溶作用來實現(xiàn)微乳化。表面活性劑的選取主要是考慮它能否盡可能降低油水界面的表面張力10。用于氨基硅油微乳化的表面活性劑可以是陽離子、陰離子、非離子和兩性乳化劑。因高度純化的表面活性劑通常生成不緊密的界面膜，機(jī)械強(qiáng)度不高。故優(yōu)良的乳化劑通常是兩種或兩種以上的表面活性劑復(fù)配而成的復(fù)合乳化劑，而不是單一的品種。一般是一種親水性較強(qiáng)的表面活性劑和另一種親油性較強(qiáng)的表面活性劑復(fù)合而成的。由于氨基硅油具有一定的陽離子性，因此應(yīng)避免使用陰離子型乳化劑，從國內(nèi)外的文獻(xiàn)報道看，大部分使用的是非離子乳化劑。常見的非離子型乳化劑大致分為以下兩大類7：聚乙二醇型

4、：平平加AEO（脂肪醇聚氧乙烯醚）OP（烷基酚聚氧乙烯醚）TX(仲辛基酚聚氧乙烯醚)脂肪酸聚氧乙烯醚等多元醇型：Span，Tween（失水山梨醇脂肪酸酯）甘油脂肪酸酯蔗糖脂肪酸酯也有使用兩性表面活性劑：C12-C15的烷基二甲基叔胺或羧基型、磺酸型兩性咪唑啉等；陽離子表面活性劑使用較少，如Ethoquaol C/2(季化聚氧乙烯椰子胺)、十八烷基三甲基溴化銨（1831）、十六烷基三甲基溴化銨（1631）、十二烷基三甲基氯化銨（1231）及十二烷基二甲基芐基氯化銨（1227）等乳化劑的選擇和復(fù)配的原則主要是基于乳化劑的HLB值法。所謂HLB值法是指乳化劑的親水親友平衡值法。復(fù)配乳化劑時，復(fù)合乳化

5、劑的HLB值應(yīng)當(dāng)大體和被乳化的氨基硅油的HLB值相同，國內(nèi)外有很多報道采用多種乳化劑復(fù)配乳化劑，在一定的乳化條件5下得到了透明或半透明的氨基硅油微乳液7,8,11。1.1.3.2助劑的選擇一般認(rèn)為，在氨基硅油微乳液體系中加入少量的輔助表面活性劑有助于澄清透明微乳液的形成。有文獻(xiàn)報道在配制乳液過程中添加含氨基的酸及乙二醇單異丙醚，可使配制的微乳液的儲存穩(wěn)定性、稀釋穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及透明性得到提高。Marianne等提出加入醋酸可提高微乳液的透明度，pH值控制在5.56.5；James也提出應(yīng)加入低級脂肪羧酸或無機(jī)酸（最好是醋酸），并提出加入脂肪醇可增加微乳液的透明度；Katayama

6、等認(rèn)為在離子型表面活性劑中，助劑醇（低碳鏈的脂肪醇）可以使界面易彎曲，對層狀液晶起到穩(wěn)定作用10,11。綜上所述，輔助表面活性劑可起到減小界面張力、增加界面膜的滾動性、調(diào)節(jié)HLB值及界面的自然彎曲的作用。1.1.3.3乳化工藝的選擇微乳液分為油包水型（W/O）、水包油型（O/W）和雙連續(xù)型3種結(jié)構(gòu)，其類型主要取決于體系中油水界面的曲率。具有自動彎曲向油相的界面體系趨于形成水包油型微乳，具有自動彎向水相的界面體系趨于形成油包水型微乳，當(dāng)界面曲率很小時則傾向于形成雙連續(xù)相，即微乳中相6。W/O型微乳液由油連續(xù)相、水核及表面活性劑與助表面活性劑組成的界面膜三相構(gòu)成，可以認(rèn)為是含有逆膠束的(親油基朝向

7、外部油相，親水基朝向內(nèi)部水相)，膠束內(nèi)部增溶水。O/W型微乳液的結(jié)構(gòu)則由水連續(xù)相、油核及表面活性劑與助表面活性劑組成的界面膜三相構(gòu)成，可以認(rèn)為是含有正常膠束的(親油基朝向內(nèi)部油相，親水基朝向外部水相)，膠束內(nèi)部增溶油6,12。雙連續(xù)相結(jié)構(gòu)具有W/O和O/W兩種結(jié)構(gòu)的綜合特性，但其中水相和油相均不是球狀，而是類似于水管在油相中形成的網(wǎng)絡(luò)6。氨基硅油微乳化工藝主要有三種：水相乳化法、逆相乳化法、相轉(zhuǎn)變溫度法（PhaseInversion Temperature，簡稱PIT法）6將氨基改性硅油加到水和乳化劑的體系中，稱為水相法，可得到O/W型微乳液。這種方法操作比較簡單，工業(yè)上使用較多。將水加到氨基

8、改性硅油和乳液劑體系中，實現(xiàn)W/O向O/W的轉(zhuǎn)變，即逆相乳化法，也稱轉(zhuǎn)相乳化6法，可得到O/W型微乳液10,12Bcrthiaume認(rèn)為在相轉(zhuǎn)變溫度下，表面活性劑在油、水兩相中的溶解達(dá)到平衡，此時表面活性劑、油相和水相處于熱力學(xué)最小自由能狀態(tài)，而最小自由能狀態(tài)又對應(yīng)著乳液的最小粒徑。因此提出在略低于相轉(zhuǎn)變溫度時乳化，然后加水并迅速攪拌，稱為PIT法。與其他方法相比，這種方法得到的微乳液粒徑要小得多，僅為1025nm10，但是在工業(yè)大生產(chǎn)中調(diào)節(jié)溫度是不太方便的11。1.1.3.4溫度的影響一般情況下，在機(jī)械乳化時升高溫度有利于增溶作用，但溫度太高會使微乳液變黃，而且增加了工藝難度，而溫度過低則不

9、能形成微乳液。有實驗表明，氨基硅油乳化的最佳溫度因其結(jié)構(gòu)不同而異7,13。1.1.3.5攪拌及滴加速度機(jī)械乳化時，一般認(rèn)為攪拌速度越快越有利于微乳液的形成，如攪拌速度為10000r/min時，即可用很短的時間制得微乳液。但在工業(yè)生產(chǎn)中較難達(dá)到此轉(zhuǎn)速，經(jīng)前人實驗發(fā)現(xiàn)，在l000r/min的轉(zhuǎn)速下，攪拌一定時間即可得到穩(wěn)定的微乳液7,13。1.1.3.6 pH值的影響氨基硅油分子中有-NH-和（或）-NH2，在制備乳液時加酸調(diào)節(jié)pH值至46，使酸與氨基形成季銨鹽，乳液粒子表面形成帶正電荷的雙電層，乳液粒子之間相互排斥，從而阻止粒子聚集，使乳液粒子分散的更好。有實驗表面，酸性條件有利于微乳液的形成，

10、但酸性又不宜過強(qiáng)，否則應(yīng)用時會損傷織物13。常用的酸有醋酸、氨基酸等有機(jī)酸，其中以醋酸用得較多7,14。1.1.3.7水硬度的影響經(jīng)前人實驗表明，一般只有用蒸餾水作連續(xù)相時才可得到半透明的微乳液。如果水硬度超過普通自來水(50ppm)，就不能得到透明的微乳液，這可能是因為微量的電解質(zhì)會影響膠束的增溶或者壓縮乳液粒子表面的雙電層，使乳液粒子表面動電位減小，粒子間斥力變小，引力增大，引起乳液聚結(jié)，出現(xiàn)混濁7,11,14。1.1.3.8硅油結(jié)構(gòu)的影響氨基硅油的氨值和黏度對乳化都有一定程度的影響。一般認(rèn)為氨值越大，越容易乳化；而分子量越大，黏度越高，越難乳化10,11。Katayama曾用乳化劑和醇助劑乳化Dow Corning公司的SF-8417氨基硅油，得到透明的微乳液。而用同樣的配方和方法乳化SH-200聚二甲基硅氧烷卻無法得到微乳液。因此，Katayama等認(rèn)為氨基硅油中的氨基對微乳液的形成具有很大作用10,11；氨基硅油分子量的大小反映其聚合度，聚合度不同，其分子結(jié)構(gòu)，如Si-O主鏈的長短、側(cè)鏈氨基數(shù)的多少也不同，其分子量的大小與粘度成正比，分子量越大，粘度也越大。一般情況下，分子量也越大，其織物表面成膜性越好，手感越柔軟；分子量小的，被處理的織物則不能獲得足夠的光滑度。但如果粘度過高，則很難制成微乳液，因此選擇合