CN102336912A - 一种多官能基硅油乳液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多官能基硅油乳液及其制备方法，具体为：①在带有温度计反应搅拌的容器中将水、八甲基环四硅氧烷单体、非离子乳化剂、非离子分散剂及阳离子表面活性剂一次性加入搅拌②加入一定比例的羟基硅油③滴加氨基偶联剂④滴加环氧交联剂⑤乙酸中和，反应温度为50-90℃，时间为10-14h。制得的硅油乳液分子粒径在10-50um，平均分子量50000，粘度为4.8-5mPa.s，分子粒径分布均匀，反应过程简单易控制，产品保质期长，性能稳定，在0-50℃存放6个月，不分层无漂油，可用于再生涤纶短纤维的平滑、弹性整理。

Description

一种多官能基硅油乳液及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种纺织用助剂领域，尤其是一种可用于再生涤纶短纤维平滑弹性整理的多官能基水包油硅油乳液及其制备方法。

背景技术

目前在纺织印染厂中用于整理纤维织物的一般是采用氨基硅油乳液类整理剂，氨基硅油乳液具有吸附性好，成膜及取向性好的特点，能赋予织物柔软平滑的手感，达到提高织物的柔软性和滑爽性，是近年来纺织助剂领域中最收欢迎的柔软整理剂。市场上应用的氨基硅油，大部分是采用八甲基环四硅氧烷D4和硅烷偶联剂KH-602在碱性条件下合成氨基硅油，然后加水及乳化剂制成水乳液。但是由于本身的双胺型结构决定了氨基硅油稳定性差，易黄变，易破乳漂油分层。

如今提倡节约能源，出现了再生涤纶短纤维，再生涤纶短纤维是利用废弃的聚酯包装瓶经粉碎成片状，洗涤后纺丝而成再利用纤维。国内生产的各类氨基硅油乳液，虽然在纺织整理中均有较理想的效果，但在再生涤纶短纤维上均不能使用，达不到厂家所要求的平滑和弹性，这就使得再生涤纶短纤维的应用受到很大限制。如专利号200810063774.3，公开了一种纺织用助剂氨基硅油乳液及其制备方法，各组分及其重量百分比为：氨基硅油5％～40％，硅油专用乳化剂2％～20％，助乳化剂0.5％～4.0％，稳定剂0.2％～5.0％，其余为去离子水，这种氨基硅油乳液虽然具备较高的稳定性，且使经其整理后得织物具有优异的滑爽手感性能，无黄变，但是在再生涤纶短纤维上还是不能使用。本发明对原有的氨基硅油乳液进行了更新，乳液中增添了多种适合再生纤维表面能结合的功能团，使再生涤纶短纤维能够得到更好的应用。

发明内容

针对现有技术状况，本发明所要解决的第一个技术问题是，提供一种能适用于再生涤纶短纤维柔软整理的多官能基硅油乳液。

本发明所要解决的第二个技术问题是，提供一种能适用于再生涤纶短纤维柔软整理的多官能基硅油乳液的制备方法。

本实发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种多官能基硅油乳液，其特征在于所述多官能基硅油乳液的结构通式为：

式中R为：C₁₀-C₂₂烷氧基，R₁为羟基或氨基，R₂为氨基或环氧基，R₃为羟基或羧基；n为1-10的整数，m为1-200整数，X-为卤素元素离子，优选为CI-或者Br-离子。

所述多官能基硅油乳液为弱阳离子型，含固量20-40％，分子粒径为10-50um，平均分子量45000-50000，粘度4-5mPa.s。

本实发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种多官能基硅油乳液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a、在容器中加入水260-315份、阳离子表面活性剂：7-8份、非离子乳化剂：2-3份、非离子分散剂：2-3份、八甲基环四硅氧烷单体：100份，在55℃±2℃匀速搅拌1-1.5h，升温至70℃±2℃，加入用水稀释的碱金属氢氧化物，含量14-16％(质量)，2.67-3.33份，恒温1-1.5h；

b、加入羟基硅油：6.5-7.83份，恒温4-8h，滴加氨基硅烷偶联剂5-7份，在72℃±2℃-87℃±2℃的平衡温度下，反应3-5h；

c、降温至30℃-40℃，滴加经水解的环氧基团交联剂：7.25-10份，反应30-40min；

d、冷却，加酸中和至PH值7-8，即得到多官能基硅乳液；

以上是以八甲基环四硅氧烷单体100份质量为基准。

所述阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵的至少一种；所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚(匀染剂O)、烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)、辛基酚聚氧乙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯酯的至少一种，HLB＝10.5-14；所述非离子分散剂为脂肪醇硅醚(WA)或脂肪醇醚(IW)；所述氨基硅烷偶联剂为N-B-氨乙基-r-氨丙基甲基二甲基硅烷(KBM-602)或二乙烯三胺基甲基三甲氧基硅烷(HD-106)；所述环氧交联剂为缩水甘油氧丙基甲基三甲氧基硅烷(KH-560)或缩水甘油氧丙基甲基二乙氧基硅烷(KH-563)；所述酸为甲酸或乙酸。

作为优选，所述阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵；所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚(匀染剂O)或壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)的至少一种；所述非离子分散剂为脂肪醇硅醚(WA)；所述氨基硅烷偶联剂为N-B-氨乙基-r-氨丙基甲基二甲基硅烷(KBM-602)；所述环氧交联剂为缩水甘油氧丙基甲基三甲氧基硅烷(KH-560)；所述酸为乙酸。

所述羟基硅油的羟值6-8％，PH值5.5-6.5，羟基硅油的含固量75-85％(质量)。

所述碱金属氢氧化物为KOH。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明在原有的氨基硅油乳液基础上，增加了多种适合再生纤维表面能结合的功能团，该多官能基硅油乳液具有分子粒径适中，分布均匀，分子量大等特点，产品保质期长，性能稳定，保质期长，在0-50℃存放6个月，不分层无漂油；并且制备方法简单，乳化剂用量少，反应过程易控制，无需复配，减少使用者的工艺步骤，方便了使用。本发明解决了再生涤纶短纤维平滑弹性整理的难题，且处理效果好，使得再生涤纶短纤维得到更大应用，符合环保节能的要求。

附图说明

图1为本发明物质的红外线谱图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实例一：

在500ML的带温度计三口瓶中，投入270g水，开动搅拌加入十六烷基三甲基氯化铵8g，匀染剂O：3g，WA分散剂：3g，D4：100g，升温至54℃±2恒温1h，升温至72℃±2投入KOH液含量15％：2.67g，保持该温度1h后投入羟基硅油：7.83g，恒温5h滴加N-B-氨乙基-r-氨丙基甲基二甲氧基硅烷5g，持续在74℃±2恒温反应5h，降温至40℃，滴加缩水甘油氧丙基甲基三甲氧基硅烷7.25g(0.725g加入6.525g水的水解物)搅拌反应40min，再降温至35℃，用1ML的乙酸中和PH＝7-8得乳白色呈蓝光乳液，粒径为30-40um平均分子量为48000，粘度4.8mPa.s，固含量为30.5％±1(2g乳液在150℃焙烘下1h的不挥发物)离心3000转/min，5分钟不分层。

经过测试本发明物质的红外线谱图为图1。

图1中，2961.95cm^-1处的吸收为甲基中碳氢伸缩振动的特征吸收，1411.29cm^-1处的吸收为Si-CH₃中甲基反对称变形振动的特征吸收，1260.19cm^-1处的吸收为Si-CH₃中甲基对称变形振动的特征吸收，1091.30、1017.53cm^-1处的吸收为线性聚硅醚中硅氧伸缩振动的特征吸收，798.04cm^-1处的吸收为Si-(CH₃)₂的特征吸收。

实例二：

在500ML的三口瓶中，投入315g水，开动搅拌，加入十二烷基二甲基苄基氯化铵：7g TX-10：1g匀染剂O：2g WA：3g D4：100g升温至54℃±2恒温1.5h升温至72℃投入KOH液含量15％：3.33g恒温1h投入羟基基硅油6.5g升温至82℃±2恒温5h滴加N-B-氨乙基-r-氨丙基甲基二甲氧基硅烷6.9g滴加时间1h滴加完毕保持82℃±2恒温反应4h降温至40℃滴加经水解的缩水甘油氧丙基甲基二乙氧基硅烷10g(1g用9g水的水解物)搅拌30min，再降至35℃用1ML的乙酸中和PH＝7-8得乳白色呈蓝光乳液粒径为40-50um，平均分子量为45000，粘度为4-4.5mPa.s，固含量为28.7％±2(2g乳液在150℃焙烘1h的不发挥物)离心3000转/min，5分钟不分层。

实例三：

在500ML的三口瓶中投入280g水，开动搅拌，加入十八烷基三甲基氯化铵：8g、TX-10：3g、IW分散剂：2g、D4：100g升温至54℃±2，恒温1h升温至72℃±2投入KOH液含量15％：3g，保持该温度1h后投入羟基硅油7g恒温5h滴加N-B-氨乙基r-氨丙基甲基二甲基硅烷5.5g滴加时间1h，滴加完毕升温至87℃±2，恒温3h后降温至40℃，滴加经水解的缩水甘油氧丙基甲基三甲氧基硅烷8g(0.8g加7.2g水的水解物)搅拌40min，再降温至35℃用1ML的乙酸中和PH＝7-8得乳白色呈蓝光乳液粒径为20-30um平均分子量为50000，粘度为5mPa.s，固含量为31％±1，(2g乳液在150℃焙烘1h的不挥发物)离心3000转/min，5分钟不分层。

实例四：

在500ML的三口瓶中投入260g水，开动搅拌，加入十二烷基二甲基苄基溴化铵：8gTX-10：3g WA分散剂：3g D4：100g升温至54℃±2恒温1h升温至72℃±2投入KOH液含量15％：3.33g保持该温度1h后投入羟基硅油：7.5g恒温5h滴加二乙烯三胺基甲基丙基三甲氧基硅烷6g滴加时间1h，滴加完毕升温至87℃±2，恒温3h后降温至40℃，滴加经水解的缩水甘油氧丙基甲基三甲氧基硅烷9g(0.9g加8.1g水的水解物)搅拌40min，再降温至35℃用1ML的乙酸中和PH＝7-8得乳白色呈蓝光乳液粒径为20-30um，平均分子量为50000，粘度为5mPa.s，固含量为32.5％±1(2g乳液在150℃焙烘1h的不挥发物)离心3000转/min，5分钟不分层。

实例五：

在500ML的三口瓶中投入260g水，开动搅拌，加入十二烷基二甲基苄基溴化铵7.5g、匀染剂O：3g、WA分散剂：3g、D4：100g，升温至54℃±2恒温1h升温至72℃±2投入KOH液含量15％：3.33g保持该温度1h后投入羟基硅油：7.8g恒温5h滴加二乙烯三胺基甲基丙基三甲氧基硅烷3.25g，N-B-氨乙基r-氨丙基甲基二甲基硅烷3.25g滴加时间1h，滴加完毕升温至87℃±2，恒温3h后降温至40℃，滴加经水解的缩水甘油氧丙基甲基三甲氧基硅烷9g(0.9g加8.1g水的水解物)搅拌40min，再降温至35℃用1ML的乙酸中和PH＝7-8得乳白色呈蓝光乳液，粒径为20-30um，平均分子量为50000，粘度为5mPa.s，固含量为32.5％±1(2g乳液在150℃焙烘1h的不挥发物)离心3000转/min，5分钟不分层。

氨基硅油乳液在对短纤维的整理过程中需另配交联剂、调理剂、增溶剂等，在厂家应用中配料繁杂，易出现差错，当日的复配料必须当日使用，不然配成品极易报废，纤维经上硅后焙烘时，刺眼、鼻，污染工作环境，不利于工人的身心健康，经整理后的纤维，手感滑爽一般，纤维的回弹性只有68-72％。

多官能基硅油乳液是将不同的反应功能团用特殊的工艺，接枝于硅原子上，特别是能将交联剂潜伏于硅乳液中，不需要复配就能实现对短纤维的整理，经浙江省慈溪市大发化纤，慈溪市安邦化纤，余姚市舜象化纤等应用，一致认为多官能基硅乳液配料简单，使用方便，无泛黄，无环境污染，经整理后的短纤产品，特别是再生涤纶短纤产品，手感滑爽，弹性达到78-82％，质量指标超过用复配的氨基硅油乳液整理的产品，短纤品质更上了一个档次，特别是解决了工作场所环境污染的问题，为工人的身心健康提供了保障。

Claims (10)

1.一种多官能基硅油乳液，其特征在于所述多官能基硅油乳液的结构式为：

式中R为：C₁₀-C₂₂烷氧基，R₁为羟基或氨基，R₂为氨基或环氧基，R₃为羟基或羧基；n为1-10的整数，m为1-200整数，X-为卤素元素离子。

2.根据权利要求1所述的多官能基硅油乳液，其特征在于所述X-优选为CI-或者Br-离子。

3.根据权利要求2所述的多官能基硅油乳液，其特征在于所述多官能基硅油乳液为弱阳离子型，含固量20-40％，分子粒径为10-50um，平均分子量45000-50000，粘度4-5mPa.s。

4.一种多官能基硅油乳液的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a、在容器中加入水260-315份、阳离子表面活性剂：7-8份、非离子乳化剂：2-3份、非离子分散剂：2-3份、八甲基环四硅氧烷单体：100份，在55℃±2℃匀速搅拌1-1.5h，升温至70℃±2℃，加入用水稀释的碱金属氢氧化物，含量14～17％(质量)，2.67-3.33份，恒温1-1.5h；

b、加入羟基硅油：6.5-7.83份，恒温4-8h，滴加氨基硅烷偶联剂5-7份，在72℃±2℃-87℃±2℃的平衡温度下，反应3-5h；

c、降温至30℃-40℃，滴加经水解的环氧基团交联剂：7.25-10份，反应30-40min；

d、冷却，加酸中和至PH值7-8，即得到多官能基硅乳液；

以上是以八甲基环四硅氧烷单体100份质量为基准。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵的至少一种；所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚或脂肪酸聚氧乙烯酯的至少一种，HLB＝10.5-14；所述非离子分散剂为脂肪醇硅醚或脂肪醇醚；所述氨基硅烷偶联剂为N-B-氨乙基-r-氨丙基甲基二甲基硅烷或二乙烯三胺基甲基三甲氧基硅烷；所述环氧交联剂为缩水甘油氧丙基甲基三甲氧基硅烷或缩水甘油氧丙基甲基二乙氧基硅烷；所述酸为甲酸或乙酸。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述阳离子表面活性剂为十二烷基二甲基苄基溴化铵；所述非离子乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或壬基酚聚氧乙烯醚的至少一种；所述非离子分散剂为脂肪醇硅醚；所述氨基硅烷偶联剂为N-B-氨乙基-r-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；所述环氧交联剂为缩水甘油氧丙基甲基三甲氧基硅烷；所述酸为乙酸。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述羟基硅油的羟值为6-8％，PH值5.5-6.5，羟基硅油的含固量：75-85％(质量)。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述碱金属氢氧化物为KOH。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述步骤b中滴加氨基硅烷偶联剂的滴加时间为1-2h。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述各步骤中组分重量比为：

八甲基环四硅氧烷单体   100份

水                     260-315份

阳离子表面活性剂       7-8份

非离子乳化剂           2-3份

非离子分散剂           2-3份

羟基硅油               6.5-7.83份

氨基硅烷偶联剂         5-7份

环氧基团交联剂         7.25-10份

酸                     0.7-0.8份。

Images