親水性氨基硅油的合成制備 |
目前，市場上大量廣泛使用的織物后整理劑以氨基硅油乳液或微乳液為主。但這些后整理劑普遍存在以下不足：容易破乳、漂油、粘輥，會在被加工織物上產(chǎn)生難以去除的硅油漬；配伍性差，與其它助劑(尤其是電荷相異的助劑)難以同浴使用；易黃變、色變性大；被整理后的織物疏水、不吸汗；有些被整理織物在縫紉時容易產(chǎn)生針洞甚至撕破織物；油膩感強(qiáng)，手感不干爽等。上述不足限制了氨基硅油在高檔面料(羊絨、毛、棉等天然織物)上的應(yīng)用。而親水性氨基硅油卻能解決上述問題。但是，要在疏水的氨基硅油分子上接枝親水性基團(tuán)，技術(shù)難度較大，采用一般的硅油合成方法難以達(dá)到。我們采用獨(dú)特的配方設(shè)計(jì)和特殊的工藝路線，先對聚硅氧烷進(jìn)行聚醚、環(huán)氧、氨基等多重改性，再進(jìn)行?；磻?yīng)，可制得親水性極好的?；被勖压栌?以下簡稱親水性氨基硅油)。1 實(shí)驗(yàn)1．1 主要原料及儀器八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)：；含氫硅油：活性氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1．6％ ；含環(huán)氧基單體。紅外光譜儀：AVATAR 360，；Data~lor測色儀：SF 300。1．2 親水性氨基硅油的合成親水性氨基硅油的制備工藝流程如圖1所示。將計(jì)量好的D4、含氫硅油、含環(huán)氧基單體、強(qiáng)酸類催化劑、調(diào)聚劑和交聯(lián)劑依次投入反應(yīng)釜中，反應(yīng)溫度保持在70℃ ，進(jìn)行開環(huán)共聚，得到低聚體；再由低聚體和不飽和聚醚在弱酸的作用下。進(jìn)行接枝共聚，生成含環(huán)氧基的聚醚硅油；然后用仲胺胺化，得到氨基改性聚醚硅油；加入乙酸酐進(jìn)行?；磻?yīng)，得到親水性氨基硅油。后兩步反應(yīng)均在N2保護(hù)下進(jìn)行。1．3 氨基硅油的乳化在反應(yīng)釜內(nèi)投入計(jì)量好的親水性氨基硅油，然后開動攪拌。滴加計(jì)量好的冰醋酸和去離子水，即可自乳化得到氨基硅油乳液。1．4 應(yīng)用工藝浸漬工藝：柔軟劑用量2％～5％(owf)，常溫浸漬15～30 min→脫水→烘干(100℃)或直接定型。浸軋工藝：柔軟劑用量20～50 g／L，浸軋→定型。   cm-1和3 057．53 cm-1附近的C—C雙鍵的特征吸收峰已完全消失(半成品稍過量)。這說明反應(yīng)是朝著硅氫加成方向進(jìn)行的，而不是不飽和鍵間的聚合，且反應(yīng)進(jìn)行得很充分完全。 2．2 親水性氨基硅油合成工藝條件的選擇 2．2．1 反應(yīng)溫度的影響對于調(diào)聚反應(yīng)，反應(yīng)溫度越高，開環(huán)聚合的速度就越快；但由于交聯(lián)劑是多官能團(tuán)單體，反應(yīng)溫度過高，容易發(fā)生爆聚和沖料，反應(yīng)難以控制；反應(yīng)溫度過低，反應(yīng)速度過緩，達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)所需的時間則太長。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度為80℃時反應(yīng)較為平穩(wěn)，反應(yīng)時間為5 h，催化劑用量為總投料質(zhì)量的0．1％。對于硅氫加成反應(yīng)，由于是放熱反應(yīng)，所以反應(yīng)溫度越高，反應(yīng)時溫度上升越快，反應(yīng)難以控制，易破壞環(huán)氧單體，且會導(dǎo)致產(chǎn)品顏色變深，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量；反應(yīng)溫度過低，反應(yīng)速度太慢，使達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)的時間過長，從而影響生產(chǎn)效率(如圖6)。故較為理想的反應(yīng)溫度為95℃ ，反應(yīng)時間3～4 h，催化劑用量為總投料質(zhì)量的0．03％。  對于胺化反應(yīng)，反應(yīng)溫度過高，仲胺損失較大，刺激性氣味較大，且產(chǎn)品黃變嚴(yán)重；反應(yīng)溫度過低，胺化反應(yīng)時間較長，影響生產(chǎn)效率。較佳的工藝條件是反應(yīng)溫度110～140℃ ，N2保護(hù)，反應(yīng)時間5～8 h。對于?；磻?yīng)，反應(yīng)溫度太高，會影響產(chǎn)品的外觀；反應(yīng)溫度過低，則導(dǎo)致酰化不完全。故選定?；磻?yīng)溫度為70～100℃ ，反應(yīng)時間3 h；同時進(jìn)行N2保護(hù)。2．2．2 不飽和聚醚用量對親水性氨基硅油性能的影響圖7是聚醚用量對親水性氨基硅油性能的影響。  由圖7可見，不飽和聚醚的用量越小，用其整理的織物親水性越差，產(chǎn)品的穩(wěn)定性也越差；不飽和聚醚的用量越大，用其整理的織物親水性越好；再繼續(xù)增大不飽和聚醚的用量，織物的親水性能基本不變，但手感變差。我們選定其與含氫硅油的質(zhì)量比為1：1。2．2．3 仲胺用量對親水性氨基硅油性能的影響仲胺用量越大，用其改性后的產(chǎn)品整理的織物手感越柔軟、滑爽，但油感較重、發(fā)粘，且黃變和色變加大；仲胺用量太小，則織物的手感太粗糙、發(fā)澀。仲胺用量以聚醚硅油質(zhì)量的1％ ～2％為宜。2．2．4 ?；潭葘τH水性氨基硅油性能的影響圖8為?；潭葘Π被栌托阅艿挠绊?。 由圖8可見，酰化程度越高，用其整理的織物黃變越小，但產(chǎn)品的顏色會加深，且手感變差；?；潭忍?，織物的黃變相對較大。**?；潭葹?0％ ～70％。2．3 親水性氨基硅油乳液的性能主要從乳液的環(huán)境適應(yīng)性，被整理織物的手感、黃變、色變、親水性等幾個方面進(jìn)行考察。表1為親水性氨基硅油乳液的性能。2．3．1 乳液的復(fù)配穩(wěn)定性將親水性氨基硅油乳液與抗靜電劑TF-480、固色劑TF-232、柔軟劑(TF-437、TF-438)進(jìn)行復(fù)配，放置24 h后，用循環(huán)泵以300 mL／min的速度循環(huán)2 h；然后在真空泵上用緊密黑色織物抽濾，觀察織物上的殘留物。如果沒有析出物，表明復(fù)配溶液穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)證明，親水性氨基硅油乳液與各種離子型助劑均具有良好的復(fù)配穩(wěn)定性。實(shí)際生產(chǎn)中可根據(jù)需要進(jìn)行多種柔軟劑的復(fù)配，并可實(shí)現(xiàn)柔軟、固色、抗靜電等一浴法加工，縮短了工藝流程。  2．3．2 乳液的環(huán)境適應(yīng)性在經(jīng)過多道化學(xué)工序后，布面不可避免地會殘留少量未完全洗除的雜質(zhì)(如酸、堿、鹽等)；柔軟劑在貯存過程中還會受振動沖擊、高低溫變換等因素影響。所以，要求柔軟劑能在上述情況下保持一定的穩(wěn)定性。親水性氨基硅油的環(huán)境適應(yīng)性較寬，可確保在常規(guī)條件下穩(wěn)定使用(如表2所示) 2．3．3 被整理織物的手感及親水性織物經(jīng)一定濃度的柔軟劑整理后，自然回潮2 h；讓多位有經(jīng)驗(yàn)的手感評價專家從不同的角度評價織物的手感，5級**，1級最差。親水性采用水滴滲透法，測量水滴完全滲透時間，s。手感及親水性評價結(jié)果見表3。 2．3．4 黃(色)變性氨基硅油整理織物的黃變(或色變)機(jī)理較復(fù)雜，目前多數(shù)研究者認(rèn)為黃變的主要原因是由氨基被氧化形成發(fā)色團(tuán)引起。自制親水性氨基硅油由于采用了特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其酰氨基具有較強(qiáng)的抗氧化能力；與常規(guī)的親水性硅油相比，經(jīng)其整理的織物抗黃(色)變性強(qiáng)(見表4) 2．3．5 被整理織物的耐洗性親水性柔軟劑由于具有親水基團(tuán)，在為織物提供吸水性的同時，也容易在洗滌時脫離織物，從而引起織物手感和親水性的大幅下降。反應(yīng)型親水性氨基硅油由于具有可與纖維發(fā)生反應(yīng)的活性基團(tuán)，所以耐久性提高；通常硅油上的活性基越多，與纖維結(jié)合越牢固，耐洗性越好。將布樣進(jìn)行柔軟整理后，用AATCC-135標(biāo)準(zhǔn)洗滌程序洗滌10次，評價洗后布樣的手感和親水性，結(jié)果見表5。 由表5可以看出，自制親水性氨基硅油的耐洗性明顯好于常規(guī)親水性硅油。3 結(jié)論以八甲基環(huán)四硅氧烷、含氫硅油等為原料，反應(yīng)時間3～4 h，催化劑用量為總投料質(zhì)量的0．03％；胺化反應(yīng)溫度110～140℃ ，反應(yīng)時間5～8 h；酰化反應(yīng)溫度70～100℃ ，反應(yīng)時間3 h。仲胺用量為聚醚硅油質(zhì)量的1％～2％ ；**?；潭葹?0％～ 7O％。應(yīng)用結(jié)果表明：該產(chǎn)品適用于全棉、混紡及人造纖維等多種織物，賦予織物**的親水性、優(yōu)良的柔軟性及豐滿的手感；黃變度極低甚至無黃變，耐洗性佳。 |
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