【重磅】新理論闡明織物柔軟劑的（de）作用機理

作者：中村（cūn）孝（xiào）一，日本花王（wáng）公司

翻（fān）譯：老羅（luó）

摘要（yào）：

關於柔軟機製的傳統理論指出柔軟效應（yīng）是由於纖維和紗線。我（wǒ）們的新理論解釋了（le）通過氫鍵抑製纖（xiān）維間的交聯，包括非冷結束縛水。柔軟劑有（yǒu）兩（liǎng）個重要作用：（1）幹燥過程中纖維間彎月麵力的降（jiàng）低防止纖維間距離減小。（2）柔軟劑抑製在纖（xiān）維之間束縛水交叉連接的形成。此外，柔軟劑導致不均勻吸附，因此柔軟劑（jì）吸附的層次發（fā）生了：更多（duō）的是在外部，內部更少。因此，更柔軟的外部和更堅硬的內部兩種不同的物理性質是麵料的柔（róu）軟和彈性關鍵因素。

作者（zhě）

大多數消費者（zhě）都會聯想到濕（shī）棉布（bù）被自然晾幹後會發（fā）生（shēng）什麽（me）（或者是被手（shǒu）擠壓）：它們變得如此堅硬，就像織（zhī）物（wù）被（bèi）粘住了。織物柔軟劑在減少（shǎo）這種硬度。在20世紀30年代初，研（yán）究表明（míng）陽離子表麵活性（xìng）劑（jì），最初是為了改善對纖（xiān）維素的直接染料耐水（shuǐ）性柔軟劑。陽離子織物柔軟劑大約在1955年首次引入美國市場。雖然最初的增長沒有（yǒu）那麽高，但全球（qiú）市場此後顯（xiǎn）著增長。現在，織物柔軟劑在許多家庭中被視為必需品。現在市場上的織物柔軟劑進（jìn）一步融合了其他功能，比如香味、除皺、除臭，以及抗菌作用。盡管（guǎn）如（rú）此，織物柔（róu）軟劑沒有改變基本目的。柔軟的水洗麵料舒適、有彈（dàn）性的感覺使我們的日常生活更加令人滿意。

織物柔軟（ruǎn）劑能（néng）輕鬆有效地改善洗過的衣服和棉毛巾的手感。傳統理論將其柔軟效應歸因（yīn）於增加纖維和紗線之間（jiān）的“滑動（dòng）”。柔軟（ruǎn）劑（jì）是（shì）一（yī）種陽離子表麵活性劑，但有兩個長烷基分子結構中的鏈。在這個理論中，由柔軟劑形成的陽離子囊泡吸附在在水中帶負靜（jìng）電的棉纖維纖維素（sù）表麵上。結果被認為是表麵覆蓋一層高度結合的烷（wán）基鏈。疏水的這些鏈的性（xìng）質意味著（zhe）在與空氣的接口處（chù）這（zhè）一層（céng）具有（yǒu）較低的表麵能。因此，幹（gàn）的纖維（wéi）減少，導致布（bù）料中的紗線（xiàn）變軟。

自20世紀30年代以來，有很多關於織物承受外力（lì）作用下的應力變化的報道（dào）。

他們中的許多人似乎受到了上述相關紡織品性能與柔軟效應以減摩擦理論為基礎（chǔ）情況的影響。例如，larrat報告（gào）說柔軟度（dù）儀測量的摩擦（cā）力與柔軟度之間沒有相關性；當用摩擦（cā）儀代替時摩擦力減小了是。另一方麵，羅德和Olofsson報告了它們之間的摩擦和柔（róu）軟一個重要的關係。這個靜摩擦係數和動摩擦係數之（zhī）間的平衡被認為（wéi）是（shì）至（zhì）關重要的，低的“靜摩擦係數”是被（bèi）認（rèn）為對柔軟效果至關重要。然而，柔軟度的水平及其趨勢取決於（yú）關於測量方法。因此，一（yī）種柔（róu）軟劑減少纖維之間的摩（mó）擦並不總是減少纖（xiān）維與人體皮膚之（zhī）間的摩（mó）擦。相反的方向，crutzen的結果（guǒ）表（biǎo）明強烈的（de）柔軟效（xiào）果並不總是有效地減少摩擦係數。最後，Sebastian等（děng）人。試圖評估連（lián）接破裂力（JRF），即從織物上抽出一根線所需的（de）力。對我（wǒ）們來說，jrf值是被認為是代表靜摩擦力（lì）的表麵柔軟（ruǎn）指（zhǐ）數。同時，這些研究人員還注意到測量值並不完全取決（jué）於連（lián）接處的摩擦力，因為這種現象（xiàng）包括粘著力和摩擦力。

盡（jìn）管有這些有趣的結果，但是直接研究柔軟過程（chéng）的基本原理，這就是我們目前研究的動機。棉有高保水能力（lì）（25°C時重量的8%和（hé）60%相（xiàng）對濕度），因為其組成（chéng）纖維素單元是一種（zhǒng）高度（dù）親（qīn）水的聚合物。因此，我們將重點放在（zài）表麵眾多羥基（–oh）的（de）作用棉纖維/紗線。這些（xiē）羥（qiǎng）基可以形成氫（qīng）彼此結合。交聯氫中的水單個纖之間的連接網絡可以是虛構的，被認為是棉織物（wù）變（biàn）硬的原因（yīn）。

在研究過程（chéng）中，我們（men）發現了以下兩種現象。其一是當它們通過施加（jiā）機械力進行測試（shì）時（shí）（通過川端康（kāng）成評（píng）估係統KES FB2進行彎曲試驗），有柔軟劑與沒有柔軟劑對棉紗（shā）硬度的影響不同。另一（yī）種是棉紗非常柔軟，而且它（tā）們在真空（kōng）（110°C，3小（xiǎo）時，2-35Torr）下完全幹燥看起來很（hěn）柔軟。據了（le）解，在這種情況下，棉不會退化然後釋放到使用CaCl2管完全（quán）防潮控製的正（zhèng）常壓（yā）力下。這些幹棉紗感覺好像他們用織物柔軟劑處理。這些兩項發現表明紗線的硬化和軟化通過以下方式進行機（jī）製。主要原因棉的硬化是氫的多重交（jiāo）聯（主要（yào）是非凍結水）之間菲布雷（léi）斯。這些水分（fèn）子是可想象的，被束縛或強烈的被無數以纖維（wéi）素為基礎的棉纖維羥基的表麵羥基。這水的結合力很強以致不能在差示掃描量熱法（dsc）測量。然而，在KES彎曲試驗中觀察到。這（zhè）些鍵可以被（bèi）機械力破壞。因（yīn）此（cǐ），有理（lǐ）由假（jiǎ）設織物柔（róu）軟劑是（shì）通過抑（yì）製這些氫鍵（jiàn）的交聯（lián）而產生的作用。

當我們用顏色指示劑（jì）用於染色吸附在織物上柔軟劑的（de）區域檢查其吸附狀態（溴酚藍，BPB）。柔軟劑分子有利（lì）於吸附在布和紗（shā）線的外部或外露部分，吸附（fù）在內部的較少。這（zhè）個我（wǒ）們使用外切分餾法時也發現了同樣的紗線“漸變”現象。最（zuì）後，這種柔軟劑的吸附分級確認了紗線（xiàn）的內外部二次離子質（zhì）譜（tofsims）是一種用於表麵測量的標準工具。柔軟劑在紗線之（zhī）間以及紗線內部交叉點的（de）吸附概率很低。這些結果與Sakai等（děng）人研究了在雲（yún）母板的表麵柔軟劑的報（bào）道一致。他們發現（xiàn）吸附是通（tōng）過柔軟劑囊泡被驅動的與吸附柔（róu）軟劑的碰撞分子保持（chí）在同一位置，沒有（yǒu）任何遷移。根據仔（zǎi）細的實驗，這些作者說吸附的（de）主要驅（qū）動力（lì）不是（shì）靜電吸引。

我們還發現了一（yī）個非常有趣比較的柔軟度交叉點的現象。在前一種情況下，紗線首先用柔軟劑處理，然後織成布樣（yàng）品以確保交叉點。與基於（yú）摩擦的邏輯預期相反理論上，交叉點柔軟劑較少（shǎo）的（de）布料是與體積更大多用軟化劑覆蓋的十（shí）字點相比，它更柔軟。這個結果表明吸附在紗線或織物外部的柔軟劑是比纖維與紗線之間的（de）“摩擦”更重要的（de）。

被吸附在上麵柔軟劑賦予纖維（wéi）高度疏水性（xìng）。是因為它扮演著兩個重要的角色。首先，它減小（xiǎo）幹燥過程（chéng）中的纖維彎（wān）月麵力，從而防止纖維彼此靠近（jìn）。第二，柔軟劑抑製纖維非凍（dòng）結束（shù）縛水之間交聯氫（qīng）鍵的形成。另一方麵（miàn）手，柔軟劑不太可能出現在紗線內部，根據（jù）不均勻的吸（xī）附現象必然會有氫鍵的（de）連接在那裏形成（chéng），導致硬化酷似杜拉門的形（xíng）象。因（yīn）此，除非我們用適當的量柔軟劑、硬化結構層包括非凍結十字連杆纖維之（zhī）間的束縛水三維空間是降（jiàng）低。因此，兩者形成對比物理（lǐ）性質，用柔軟劑（jì）清洗後體積（jī）較大（dà）的（de）織物創造所需的柔軟和彈性（xìng）感覺的因素是：即柔軟的紗線外層泡沫結構和像杜拉門一樣（yàng）的堅（jiān）硬（yìng）的內部是關鍵。我們認為我們（men）可以注意到過多的柔軟劑可以縮小內硬膜的假（jiǎ）想直徑，這（zhè）會給麵料（liào）帶（dài）來“枯（kū）萎”的感覺。

我們研究的最終目標是改進和豐富（fù）消費者體驗。我（wǒ）們希望這（zhè）些柔軟機（jī）製進展將激發新（xīn）的發展思路更好的柔軟體係（xì），以及（jí）新的滿足市場需求的紡織製（zhì）造業技術。

小編附：

作（zuò）者畢業於日本金澤大學工（gōng）程碩士，自1991年以來，她一（yī）直在高聚物公司材料（liào）研發部開發實驗室（shì）和R&Dhousehold產品研究實驗（yàn）室。她目前是後者的高級研究科學家。