CN101805996B - 一种亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂，在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管及N2吹入管的四口的反应装置中加入40～90份有机硅烷和5～50份硅烷偶联剂，并且以16∶1～0.8∶1的比例混合搅拌均匀成混合物。在N2的保护下将混合物升温至并保持在70～80℃，将反应装置内部抽真空脱出低分子化合物。然后向反应装置中加入1～10份封端剂和0.005～0.02份碱性催化剂并将温度升至并保持80～140℃，并持续搅拌后减压脱蒸馏出低分子物质，得到淡黄色透明的亲水性氨基聚有机硅氧烷。本发明处理过的纺织面料具有柔软性和平滑性良好。本发明亲水性强，纺织面料处理时间段、穿着舒适；本发明生产工艺简单等优点。

Description

一种亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种柔软剂及其制备方法，特别是一种亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂及其制备方法。
背景技术
有机硅整理剂被广泛的认为是用以增加柔软性，增强美感和带来极好手感的最佳材料，常常应用于纺织行业。由于氨基能与织物表面的羟基、羧基等相互作用，使硅氧烷能定向地附着于织物的表面，能产生优良的手感，使织物纤维之间的摩擦系数下降，从而达到了良好的柔软整理效果。经氨基硅油柔软剂整理后的织物，往往具有优良的手感。
然而氨基硅油往往不具有自分散的特性，配制成氨基硅油乳液后，在贮存和使用过程中容易出现漂油现象。同时，经普通氨基硅油乳液处理后的织物，其亲水性下降，进而影响处理后纺织面料穿着的舒适感。
常见的解决方法就是，对氨基硅油进行再改性，比如用酸酐或者环氧化合物对氨基硅油进行改性，但是采用这种方法一方面增加了制备工艺的步骤，另一方面对于亲水性的提高有限。也有人采用先制备环氧-聚醚硅油，然后再进行仲氨化。这种方法虽然保证了产品的亲水性，但是却往往降低了柔软性。
目前急需一种可通过浸轧、浸涂、喷涂或浸染等方法吸附在纤维或纺织物表面，然后再加热干燥处理得到柔软性和亲水性都较好的纤维或纺织物。可用于处理的纤维和纺织品(包括：天然纤维，例如棉、蚕丝、亚麻和羊毛)、再生纤维(例如人造丝和乙酸纤维素)、合成纤维(例如聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯和聚丙烯)等纺织面料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂及其制备方法。
本发明通过以下方法和技术实现上述目的：
本发明涉及一种亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂，所述的柔软剂的分子结构式如下：
Figure GSB00000651488400021
其中，x＝0～3000；
y＝5～30；
z＝0～50；
R`为-(CH2)3NH(CH2)2NH(CH2)2NH2或-(CH2)3NH2或-(CH2)3NH(CH2)2NH2或-(CH2)3NHC6H11或-(CH2)3NH(CH2)3N(CH3)2；
R为-(CH2)3O(OC2H4)n(O C3H6)mQ，n＝5～8，m＝0～8；
Q为H或CH3。
上述的x取值可以为0或500或1000或1500或2000或2500或3000或大于0小于3000的其他数值；y取值可以为5或10或15或20或25或30或大于0小于30的其他数值；z取值可以为0或5或10或15或20或25或30或35或40或45或50或大于0小于50的其他数值。
上述的n取值可以为5或6或7或8；m取值可以为0或1或2或3或4或5或6或7或8.
上述亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂的合成方法及合成流程如下：
本发明产品合成过程中运用到有机硅烷、硅烷偶联剂、封端剂与碱性催化剂4类物质。有机硅烷包括α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和/或八甲基环四硅氧烷和/或六甲基环三硅氧烷。硅烷偶联剂主要包括氨基偶联剂和聚醚偶联剂。所述的氨基偶联剂为氨基改性有机硅单体，包括3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和/或二乙烯基三胺基甲基二甲氧基硅烷和/或3-(N-环己基胺)丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-(N，N-二甲基胺丙基甲基二甲氧基硅烷。聚醚偶联剂为聚醚改性有机硅单体，包括CH3(OC2H4)n(O C3H6)mOC3H6Si(CH3)(OCH2CH3)2和/或CH3(OC2H4)n(O C3H6)mO C3H6Si(CH3)(OCH3)2，其中n＝5～8，m＝0～8。封端剂包括六甲基二硅氧烷和/或八甲基三硅氧烷和/或十甲基四硅氧烷。碱性催化剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾或四甲基氢氧化铵。
首先在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管及N2吹入管的四口的反应装置中加入40～90份有机硅烷与5～50份硅烷偶联剂。其中有机硅烷与硅烷偶联剂以16∶1～0.8∶1的比例混合搅拌均匀成混合物。
所述的有机硅烷包括α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和/或八甲基环四硅氧烷和/或六甲基环三硅氧烷。
硅烷偶联剂根据生产的需要选择氨基偶联剂或聚醚偶联剂。所述的氨基偶联剂为氨基改性有机硅单体，包括3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和/或二乙烯基三胺基甲基二甲氧基硅烷和/或3-(N-环己基胺)丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-(N，N-二甲基胺丙基甲基二甲氧基硅烷。聚醚偶联剂为聚醚改性有机硅单体，包括CH3(OC2H4)n(O C3H6)mOC3H6Si(CH3)(OCH2CH3)2和/或CH3(OC2H4)n(O C3H6)mOC3H6Si(CH3)(OCH3)2，其中n＝5～8，m＝0～8。
然后向反应装置中吹入N2，在N2的保护下将混合物升温至并保持在70～80℃，将反应装置内部抽真空脱出低分子化合物。
在脱出低分子化合物后恢复反应装置内的企业至常压，向反应装置中加入1～10份封端剂和0.005～0.02份碱性催化剂并将温度升至并保持80～140℃，并持续搅拌2～10h后减压脱蒸馏出低分子物质，得到在25℃环境下粘度为500～10000mPa.s的淡黄色透明液体。所述的淡黄色透明液体就是所制成的亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂。
所述的封端剂包括六甲基二硅氧烷和/或八甲基三硅氧烷和/或十甲基四硅氧烷。
所述的碱性催化剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾或四甲基氢氧化铵。
本发明处理过的纺织面料具有柔软性和平滑性良好；本发明亲水性强，纺织面料处理时间段、穿着舒适；本发明生产工艺简单等特点。
附图说明
图1为亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂的合成工艺流程图。
具体实施方式
实施例一：在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及N2吹入管的四口烧瓶中。如图1所示，加入100g八甲基环四硅氧烷(D4)，5g的3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，60g具有CH3(OCH2CH2)5OCH2CH2CH2Si(CH3)(OCH3)2组成的聚醚偶联剂，3g六甲基二硅氧烷，0.01g四甲基氢氧化铵，加热到100℃，反应8小时，然后，升温至150℃，分解催化剂，然后真空脱除低分子化合物1小时，得到淡黄色透明液体，粘度为1250mPa.s。
实施例二：本实施例与实施例一基本相同，其区别在于3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的用量为10g。
实施例三：本实施例与实施例一基本相同，其区别在于聚醚偶联剂的用量为80g。
实施例四：本实施例与实施例一基本相同，其区别在于所述聚醚偶联剂的CH3(OCH2CH2)8OCH2CH2CH2Si(CH3)(OCH3)2。
对比例一：在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及N2吹入管的四口烧瓶中，加入100g八甲基环四硅氧烷(D4)，5g的3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，2g六甲基二硅氧烷，0.01g四甲基氢氧化铵，加热到100℃，反应8小时，然后，升温至150℃，分解催化剂，然后真空脱出低分子，得到淡黄色液体，粘度为1050mPa.s。
将所得氨基硅油冷却到60℃以下，然后加入具有20g(CH2CHO)CH2OCH2CH2CH2O(CH2CH2O)8H结构的单环氧基封端聚醚，在90℃下反应5小时，得到乳白色的亲水性氨基硅油。
对比例二：在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及N2吹入管的四口烧瓶中，加入76g含氢量为0.1％的硅油(粘度为120mPa.s)，72g结构为CH2＝CHCH2O(C2H4O)a(C3H6O)bC4H9(a＝b，平均摩尔质量2300g.mol-1)单端烯丙基聚醚，4.6g烯丙基缩水甘油醚和38g异丙醇加热到80℃，加入2％的氯铂酸异丙醇溶液0.15g，反应4小时得到无色透明硅油。
将所得的硅油冷却至60℃以下，加入16g乙二胺，在90℃下反应6小时，然后在110℃下真空脱除低分子化合物，得到淡黄色液体。
实施例对比
对比标准：将以上亲水性硅油配制成20％的水溶液，比较布样为纯白色针织棉布，用量为10g/l，一浸一扎，在100℃下烘干。
评价方法：手感主要从柔软性和平滑性方面考察，由多名专家盲摸，5级为最好，1级为最差。
织物的亲水性通过以秒(s)为单位测定一滴水完全被织物吸收的时间定义。
比较结果如下：
Figure GSB00000651488400051

Claims (10)

1.一种亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂，其特征在于：结构式如下：
其中，x＝0～3000；
y＝5～30；
z＝0～50；
R`为-(CH2)3NH(CH2)2NH(CH2)2NH2或-(CH2)3NH2或-(CH2)3NH(CH2)2NH2或-(CH2)3NHC6H11或-(CH2)3NH(CH2)3N(CH3)2；
R为-(CH2)3O(OC2H4)n(O C3H6)mQ，n＝5～8，m＝0～8；
Q为H或CH3。
2.根据权利要求1所述的一种亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂的合成方法，其特征在于：
亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂的合成流程如下：
a.在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管及N2吹入管的四口的反应装置中加入40～90份有机硅烷与5～50份硅烷偶联剂；有机硅烷与硅烷偶联剂以16∶1～0.8∶1的比例混合搅拌均匀成混合物；
b.在N2的保护下将混合物升温至并保持在70～80℃，然后抽真空脱出低分子化合物；
c.恢复常压后，向反应装置中加入1～10份封端剂和0.005～0.02份碱性催化剂并将温度升至并保持80～140℃，持续搅拌2～10h后减压脱蒸馏出低分子物质，得到在25℃环境下粘度为500～10000mPa.s的淡黄色透明液体。
3.根据权利要求2所述的亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂的合成方法，其特征在于所述的有机硅烷包括α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷和/或八甲基环四硅氧烷和/或六甲基环三硅氧烷。
4.根据权利要求2所述的亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂的合成方法，其特征在于所述的硅烷偶联剂为氨基偶联剂和/或聚醚偶联剂；
5.根据权利要求4所述的亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂的合成方法，其特征在于所述的氨基偶联剂为氨基改性有机硅单体，包括3-(2-氨乙基)-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和/或二乙烯基三胺基甲基二甲氧基硅烷和/或3-(N-环己基胺)丙基甲基二甲氧基硅烷和/或3-(N，N-二甲基胺丙基甲基二甲氧基硅烷。
6.根据权利要求4所述的亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂的合成方法，其特征在于所述的聚醚偶联剂为聚醚改性有机硅单体，包括CH3(OC2H4)n(O C3H6)mOC3H6Si(CH3)(OCH2CH3)2和/或CH3(OC2H4)n(O C3H6)mO C3H6Si(CH3)(OCH3)2，其中n＝5～8，m＝0～8。
7.根据权利要求5或6所述的亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂的合成方法，其特征在于所述的封端剂包括六甲基二硅氧烷和/或八甲基三硅氧烷和/或十甲基四硅氧烷；
8.根据权利要求7所述的亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂的合成方法，其特征在于所述的碱性催化剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾或四甲基氢氧化铵。
9.根据权利要求2所述的亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂的合成方法，其特征在于所述的封端剂包括六甲基二硅氧烷和/或八甲基三硅氧烷和/或十甲基四硅氧烷。
10.根据权利要求2所述的亲水性氨基聚有机硅氧烷柔软剂的合成方法，其特征在于所述的碱性催化剂为氢氧化钠和/或氢氧化钾或四甲基氢氧化铵。
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