由于紡織助劑中存在表面活性劑, 所以在紡織品處理過程中, 在強烈的機械作用下很容易產生泡沫, 過量泡沫的產生嚴重影響到生產設備的利用, 同時給紡織處理工藝帶來不便, 甚至會對紡織品的質量產生影響。在紡織品的生產加工過程中, 從合成纖維原料的聚合到天然或合成紗線的生產, 貫穿預處理、染色、印花直到紡織品后整理的整個過程均需要控制泡沫, 因此, 如何快速有效地消除(或控制)泡沫是紡織處理中的重要課題。

紡織染整助劑中所用的消泡劑要求具有高的消泡性和極好的持久抑泡性, 同時具備抗剪切、耐高溫特性。國產消泡劑在持久性和耐高溫性方面普遍達不到要求, 所以市場上噴射染色和后整理用消泡劑大多采用進口產品, 如美國道康寧的Q2 -3792、日本信越的X-50 -992, 這類產品性能良好, 但價格昂貴。

本實驗從消泡機理出發, 設計合成了大分子聚醚改性聚硅氧烷消泡劑, 并在紡織后整理軟片中得到成功使用。

1、消泡機理

泡沫是不溶性氣體在外力作用下進入液體后被液體隔離的非均相體系, 隨著氣體接觸面的增大, 自由能迅速增加;然而物質趨向于低能態,因此純液體不容易產生穩定的泡沫。當體系存在表面活性劑時, 由于表面活性劑于氣/液界面間定向排列, 阻止氣泡液膜的流失變薄, 因而幫助產生并穩定泡沫。作為消泡劑必須具有比體系更低的表面張力, 并符合如下條件:具有與泡沫接觸的親和力, 能在泡膜上擴散和進入泡沫, 取代泡沫膜壁的性質;不溶解于泡沫介質, 但與介質保持有限的相容;具有在介質中分散的適宜的顆粒度作為消泡核心;低的滲入參數和低的擴散參數。紡織行業常用的消泡劑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, 表面張力低至20 mN/m, 成膜性好, 易于在泡沫表面鋪展, 能迅速引起氣泡液膜局部表面張力變化而導致氣泡破裂;但由于其疏水性太強而與水性體系相容性差, 在水性紡織品助劑中易析出、沉淀而致在紡織物上產生難以消除的斑點, 因此純的聚二甲基硅氧烷在現代紡織助劑中已不再適合作為消泡劑。

為克服聚二甲基硅氧烷消泡劑的缺點, 可在聚硅氧烷的分子中引入環氧乙烷(EO)鏈段和環氧丙烷(PO)鏈段。EO鏈段具有親水性,PO鏈段具有親油性, EO、PO鏈段的比例和數量提供不同的極性和溶解性, 甲基和Si— O保持低表面張力和滑爽特性, Si— C連接方式確保產品的耐水解和耐熱穩定特性, 此類產品具有特別優異的應用性能。本實驗根據使用要求, 在軟片合成后約110 ℃溫度下添加, 在此溫度下經受約3 h切片過程, 然后保持軟片在后續使用過程中高強度機械攪拌條件下的消抑泡作用, 據此設計合成了可耐高溫的特定結構的大分子聚醚改性聚硅氧烷。