CN102587128A

CN102587128A - 一种防水增效剂以及提高纺织品防水整理的方法

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Publication number: CN102587128A
Application number: CN2012100178414A
Authority: CN
Inventors: 刘丹; 朱亚伟
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Changzhou Xilewei Textile Technology Co ltd
Priority date: 2012-01-19
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2032-01-19
Also published as: CN102587128B

Abstract

本发明属于精细化工技术领域，涉及一种提高纺织品防水整理的防水增效剂。所述防水增效剂，由增效剂、乳化剂和水组成，其特征在于，增效剂和乳化剂的质量之和占防水增效剂的质量的8～15%；增效剂与乳化剂的质量比为10∶2～3；增效剂选自C₁₆～C₁₈高级烷基烯酮二聚体；乳化剂是十八烷基二甲基羟乙基季铵盐、仲醇聚氧乙烯醚（8）和石蜡乳化剂组成的混合物，并且，十八烷基二甲基羟乙基季铵盐、仲醇聚氧乙烯醚（8）和石蜡乳化剂的质量比为4～5∶3∶1。将所述防水增效剂添加到C4或C6的短碳链全氟丙烯酸防水乳液中后，可以增加全氟丙烯酸防水剂的防水效果和持久性。

Description

一种防水增效剂以及提高纺织品防水整理的方法

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，涉及一种提高纺织品防水整理的防水增效剂。

背景技术

纺织印染加工中，纺织材料的防水整理是一种常用的整理工艺，防水剂多采用低表面张力的有机氟聚合物，例如，目前在聚酯纤维、聚酰胺纤维上应用最广泛的纺织用防水剂全氟辛烷丙烯酸乳液，但全氟辛酸（PFOA）、全氟辛烷磺酸（PFOS）及其盐在环境中聚集和人体与动物组织中积累，是一种难以降解的有机高聚物，对人体健康和环境产生潜在的危险。因此，国内外都对对全氟辛酸（PFOA）、全氟辛烷磺酸（PFOS）的使用严格限制。

随着国外对PFOS和PFOA作出严格限制，短碳链C₄或C₆的全氟丙烯酸防水剂产品将是防水防油整理技术的发展方向，但因全氟烷基链碳原子数的减少，与全氟辛烷丙烯酸聚合物相比，C₄或C₆的全氟丙烯酸防水剂的产品性能不及C₈的全氟辛烷丙烯酸，如相同用量的防水等级下降，耐水洗牢度下降；而且C_4-6短碳链全氟丙烯酸乳液防水剂价格也高。因此，如何提高短碳链全氟丙烯酸乳液在合成纤维上的防水效果和耐洗牢度就显得极为重要。

烷基烯酮二聚体（AKD，Alkyl Ketene Dimer）是一种淡黄色蜡状固体，既是一种不溶于水的拒水剂，又是一种柔软剂，内酯环具有反应活性，能与植物纤维上的羟基形成共价交链，它是造纸工业使用最为广泛的施胶剂，能够改善纸张的强度、柔软感，提高纸张的白度和不透明度，尤其具有良好的耐久性和适印性。

例如：申请号为00112764.0的中国发明专利申请公开说明书公开了一种自乳化AKD及其制备方法：采用的乳化分散体系EDS由阳离子型合成聚合物/阴离子乳化剂/聚硅氧烷/乳化蜡组成，经乳化制成供造纸厂直接使用的AKD乳液。

申请号为00112765.9的中国发明专利申请公开说明书公开了一种AKD乳液及其制备方法：采用的乳化分散体系EDS由阳离子型合成聚合物/阴离子乳化剂/非离子复合乳化剂/乳化蜡组成。

申请号为200710150369.0的中国发明专利申请公开说明书公开了一种AKD乳液及其制备方法：采用的乳化分散体系是由非离子单体、阳离子单体和天然高分子化合物在复合引发剂的作用下发生接枝聚合反应制备阳离子聚合物，制备的AKD乳液用于造纸的浆内施胶和表面施胶。

申请号为200710150370.3的中国发明专利申请公开说明书公开了一种AKD中性胶及其制备方法：采用的乳化分散体系是具有高电荷密度的聚乙烯胺衍生物（PVAm），制备的AKD中性胶用于造纸的浆内施胶和表面施胶。

申请号为200710150696.6的中国发明专利申请公开说明书公开了石蜡/AKD复合型中性造纸施胶剂的制备方法：先将AKD和石蜡蜡粉融化，再加入到熔融的AKD溶液中，然后加入絮凝剂PAC的水溶液，制得中性施胶剂乳液，具有对纸张物理性能影响小，且乳液稳定等优点。

烷基烯酮二聚物本身具有疏水性结构，不会影响到有机氟防水剂的防水性，同时长链脂肪烃链的结构特征，能增加纤维的柔软性。但是，因烷基烯酮二聚物（AKD）是一种不溶于水的化合物，不能直接在纺织上使用。

因烷基烯酮二聚物（AKD）是一种不溶于水的化合物，不能直接在纺织上使用，因此研究适合纺织防水用途的、且与C4或C6的全氟丙烯酸防水剂具有相容性的乳化技术十分关键。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种防水增效剂，提高C4或C6的短碳链全氟丙烯酸乳液在合成纤维上的防水效果和耐洗牢度。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种防水增效剂，由增效剂、乳化剂和水组成，其中，增效剂和乳化剂的质量之和占防水增效剂的质量的8～15%；增效剂与乳化剂的质量比为10∶2～3；增效剂选自C₁₆～C₁₈高级烷基烯酮二聚体；乳化剂是十八烷基二甲基羟乙基季铵盐、仲醇聚氧乙烯醚和石蜡乳化剂组成的混合物，并且，十八烷基二甲基羟乙基季铵盐、仲醇聚氧乙烯醚和石蜡乳化剂的质量比为4～5∶3∶1。

上述技术方案中，各原料都是可购买得到的商品，其中，所述仲醇聚氧乙烯醚优选为仲醇聚氧乙烯醚（8），简称AEO8。

上述防水增效剂添加到C₄～C₆的短碳链全氟丙烯酸防水乳液中后，可以增加全氟丙烯酸防水剂的防水效果和持久性；因此，本发明同时要求保护一种提高纺织品防水整理的方法，包括以下步骤：

(1) 将纺织品浸轧到含C₄～C₆的短碳链全氟丙烯酸防水乳液和权利要求1所述防水增效剂的混合溶液中；所述混合溶液中，全氟丙烯酸防水乳液与防水增效剂的质量比为10∶0.5～1；

(2) 烘干然后高温焙烘后得到成品；高温焙烘的温度为160℃～180℃，时间为1～5min。

上述技术方案中，适用的纺织品包括聚酯纤维、聚酰胺纤维及其交织纤维制品。

本发明的思路是：长碳链全氟辛烷丙烯酸的防水效果优于短碳链全氟丁烷丙烯酸和全氟已烷丙烯酸，因全氟辛酸（PFOA）、全氟辛烷磺酸（PFOS）的限制，C4或C6的全氟丙烯酸防水剂是今后发展的方向。但是，因全氟烷基链碳原子数的减少，在相同用量时，短碳链全氟烷基丙烯酸的防水效果变差，耐水洗牢度下降。为了解决C4或C6的全氟丙烯酸防水剂性能不足的技术问题，需要加入防水增效剂。虽然烷基烯酮二聚物（AKD）是一种有效的防水增效剂，但是由于烷基烯酮二聚物是一种不溶于水的化合物，不能直接在纺织上使用。而现有的烷基烯酮二聚物的乳化制备的乳液，也不适合在纺织上的使用，主要原因之一是乳化剂会降低全氟丙烯酸防水剂的防水性。因此，需要制备适合纺织应用的、又能提高短碳链全氟烷基丙烯酸的防水效果的乳化剂。本发明用于纺织品防水整理的乳化剂是“十八烷基二甲基羟乙基季铵盐、仲醇聚氧乙烯醚（8）和石蜡乳化剂”组成的混合物，不仅具有很好的自身乳化稳定性，同时与全氟丙烯酸防水剂乳液也有很好的混合稳定性，而且能明显降低全氟丙烯酸防水剂的表面张力，这是能进一步提高全氟丙烯酸防水剂的防水效果的主要原因之一。同时，在C4或C6的全氟丙烯酸防水剂中加入本发明的防水增效剂后，经高温处理后，本发明的防水增效剂中的烷基烯酮二聚物的内酯环开环，能与全氟丁烷丙烯酸和全氟已烷丙烯酸共聚物中的羧基形成共价交链，除提高防水整理效果外，还能提高短碳链全氟烷基丙烯酸与纤维的结合力，提高了防水整理的耐水洗性。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明配制了一种含有AKD的防水增效剂，不仅具有很好的自身乳化稳定性，同时与全氟丙烯酸防水剂乳液也有很好的混合稳定性，而且能明显降低全氟丙烯酸防水剂的表面张力，可进一步提高全氟丙烯酸防水剂的防水效果。

2．将本发明所述防水增效剂加入含C4或C6的全氟丙烯酸防水剂中后，在高温时AKD的内酯环开环，能与C4或C6全氟丙烯酸共聚物中的羧基形成共价交链，既能提高防水整理效果，又能提高整理剂与纤维的结合力，提高了整理效果的耐水洗性。

3．本发明所述防水增效剂相对于价格很高的全氟丙烯酸防水剂（目前的价格为90元/公斤），具有价格较低的优势（增效剂的成本约15元/公斤），不仅能提高防水效果，还能降低工业应用成本。

附图说明

图1是实施例四中防水增效剂、TG5601乳液、防水增效剂与TG5601乳液混合物的表面张力测试结果。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：

将1.27Kg十八烷基二甲基羟乙基季铵盐、0.78Kg仲醇聚氧乙烯醚（8）、0.26 Kg石蜡乳化剂和90Kg水分别加入到500Kg的反应釜中，边搅拌边升温至60～65℃，再慢慢加入经60～65℃预热处理的7.69KgC_16-18高级烷基烯酮二聚体，经充分搅拌得10%浓度的防水增效剂。

取上述防水增效剂0.5Kg，和2.0 Kg市售 TG5601（C₆的全氟丙烯酸防水剂）混合，加入到97.5Kg的水中，制得防水剂溶液。然后，将涤纶织物浸轧上述防水剂溶液，轧余率为55～60%，再在热风拉幅定形机上进行烘干和高温（170℃）处理3min，得具有防水功能的涤纶织物。

实施例二：

将0.67Kg十八烷基二甲基羟乙基季铵盐、0.50Kg仲醇聚氧乙烯醚（8）、0.16 Kg石蜡乳化剂和92Kg水分别加入到500Kg的反应釜中，边搅拌边升温至60～65℃，再慢慢加入经60～65℃预热处理的6.67KgC_16-18高级烷基烯酮二聚体，经充分搅拌得8%浓度的防水增效剂。

按实施例一的方法，处理聚酰胺纤维，得具有防水功能的锦纶织物。

实施例三：

将1.48Kg十八烷基二甲基羟乙基季铵盐、0.99Kg仲醇聚氧乙烯醚（8）、0.33 Kg石蜡乳化剂和85Kg水分别加入到500Kg的反应釜中，边搅拌边升温至60～65℃，再慢慢加入经60～65℃预热处理的11.20KgC_16-18高级烷基烯酮二聚体，经充分搅拌得14%浓度的防水增效剂。

按实施例一的方法，处理聚酯/聚酰胺超细复合纤维，得具有防水功能的涤/锦织物。

实施例四：性能测试

乳液稳定性按下列方法测试：（1）耐离心稳定性：取待测液10ml于试管中置于离心机中，在3000转/min下运行30min，观察乳液是否有破乳或分层现象发生。（2）耐稀释稳定性：取1ml待测液，用水稀释至100ml，搅拌均匀后烧杯封口放置24h，观察有无漂油、沉淀、分层等现象。（3）耐电解质稳定性：取2ml待测液，加入48ml的10%硫酸钠溶液，搅拌均匀后烧杯封口放置24h，观察乳液变化情况。（4）耐酸稳定性：取2ml待测液，加入48ml的pH为3-4的盐酸溶液，搅拌均匀后烧杯封口放置24h，观察乳液是否有破乳或分层现象。（5）耐碱稳定性：取2ml待测液，加入48ml的pH为11-12的纯碱溶液，搅拌均匀后烧杯封口放置24h，观察乳液变化情况。

表面张力：在DCAT表面张力测量仪上测定，取三次的平均值。

防水性：在Y(B)813型织物沾水度测定仪上按AATCC-227方法测试和评定。

耐洗性：在WASHTEC-P型水洗牢度仪上进行测试，条件为皂片5g/L，在40℃下水洗10min。

将按实施例一的技术方案制得的防水增效剂、防水增效剂与TG5601乳液混合物的乳液稳定性测试结果见表1。由表1可知，本发明制得的防水增效剂具有很好的耐稀释稳定性、耐电解质稳定性、耐酸稳定性和耐碱稳定性，且与TG5601防水剂乳液有很好的相容性，能用于工业化的批量生产。

表1

Figure 2012100178414100002DEST_PATH_IMAGE002

防水增效剂、TG5601乳液、防水增效剂与TG5601乳液混合物的表面张力测试结果见图1。

由图1可知，TG5601乳液的表面张力较大，表面张力最低可达30.2mN/m，临界胶束浓度约为30g/L。本发明制备的防水增效剂具有表面张力较小的特征，表面张力最小达24.6mN/m，临界胶束浓度约为40g/L。在TG5601乳液中加入AKD乳液，混合溶液的表面张力几乎与AKD重合，临界胶束浓度为30-40g/L。

将按实施例一～三的技术方案处理的织物，与单独用TG5601乳液处理的织物对比结果见表2。

由表2可知，涤纶、锦纶及涤锦织物不具有防水性，经TG5601防水剂乳液处理后，能大幅度提高织物的防水等级，但经水洗后，织物的防水等级下降。当在TG5601防水剂乳液中加入AKD乳液，不仅织物的初始防水等级增加，而且能提高耐水洗后的防水等级。从本发明的实施例一～三中可以看出，经5次水洗后三种织物的防水等级达90分，减少了织物因水洗而造成的防水性下降幅度，具有较好的防水增效作用。

表2

Figure 2012100178414100002DEST_PATH_IMAGE004

Claims

1. 一种防水增效剂，由增效剂、乳化剂和水组成，其特征在于，增效剂和乳化剂的质量之和占防水增效剂的质量的8～15%；增效剂与乳化剂的质量比为10∶2～3；增效剂选自C₁₆～C₁₈高级烷基烯酮二聚体；乳化剂是十八烷基二甲基羟乙基季铵盐、仲醇聚氧乙烯醚和石蜡乳化剂组成的混合物，并且，十八烷基二甲基羟乙基季铵盐、仲醇聚氧乙烯醚和石蜡乳化剂的质量比为4～5∶3∶1。

2. 根据权利要求1所述防水增效剂，其特征在于，所述仲醇聚氧乙烯醚为仲醇聚氧乙烯醚（8）。

3.一种提高纺织品防水整理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述提高纺织品防水整理的方法，其特征在于，纺织品包括聚酯纤维、聚酰胺纤维及其交织纤维制品。