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由于纺织助剂中存在表面活性剂, 所以在纺织品处理过程中, 在强烈的机械作用下很容易产生泡沫, 过量泡沫的产生严重影响到生产设备的利用, 同时给纺织处理工艺带来不便, 甚至会对纺织品的质量产生影响。在纺织品的生产加工过程中, 从合成纤维原料的聚合到天然或合成纱线的生产, 贯穿预处理、染色、印花直到纺织品后整理的整个过程均需要控制泡沫, 因此, 如何快速有效地消除(或控制)泡沫是纺织处理中的重要课题。
纺织染整助剂中所用的消泡剂要求具有高的消泡性和极好的持久抑泡性, 同时具备抗剪切、耐高温特性。国产消泡剂在持久性和耐高温性方面普遍达不到要求, 所以市场上喷射染色和后整理用消泡剂大多采用进口产品, 如美国道康宁的Q2 -3792、日本信越的X-50 -992, 这类产品性能良好, 但价格昂贵。
本实验从消泡机理出发, 设计合成了大分子聚醚改性聚硅氧烷消泡剂, 并在纺织后整理软片中得到成功使用。
1、消泡机理
泡沫是不溶性气体在外力作用下进入液体后被液体隔离的非均相体系, 随着气体接触面的增大, 自由能迅速增加;然而物质趋向于低能态,因此纯液体不容易产生稳定的泡沫。当体系存在表面活性剂时, 由于表面活性剂于气/液界面间定向排列, 阻止气泡液膜的流失变薄, 因而帮助产生并稳定泡沫。作为消泡剂必须具有比体系更低的表面张力, 并符合如下条件:具有与泡沫接触的亲和力, 能在泡膜上扩散和进入泡沫, 取代泡沫膜壁的性质;不溶解于泡沫介质, 但与介质保持有限的相容;具有在介质中分散的适宜的颗粒度作为消泡核心;低的渗入参数和低的扩散参数。纺织行业常用的消泡剂有聚二甲基硅氧烷和聚醚改性硅氧烷。
普通的聚二甲基硅氧烷具有低的表面能, 表面张力低至20 mN/m, 成膜性好, 易于在泡沫表面铺展, 能迅速引起气泡液膜局部表面张力变化而导致气泡破裂;但由于其疏水性太强而与水性体系相容性差, 在水性纺织品助剂中易析出、沉淀而致在纺织物上产生难以消除的斑点, 因此纯的聚二甲基硅氧烷在现代纺织助剂中已不再适合作为消泡剂。
为克服聚二甲基硅氧烷消泡剂的缺点, 可在聚硅氧烷的分子中引入环氧乙烷(EO)链段和环氧丙烷(PO)链段。EO链段具有亲水性,PO链段具有亲油性, EO、PO链段的比例和数量提供不同的极性和溶解性, 甲基和Si— O保持低表面张力和滑爽特性, Si— C连接方式确保产品的耐水解和耐热稳定特性, 此类产品具有特别优异的应用性能。本实验根据使用要求, 在软片合成后约110 ℃温度下添加, 在此温度下经受约3 h切片过程, 然后保持软片在后续使用过程中高强度机械搅拌条件下的消抑泡作用, 据此设计合成了可耐高温的特定结构的大分子聚醚改性聚硅氧烷。
