CN103881030B

CN103881030B - 一种含氟氨基硅油乳液的制备方法

Info

Publication number: CN103881030B
Application number: CN201210552397.6A
Authority: CN
Inventors: 陈晓华; 岳立; 李建中; 刘磊; 赵世勇
Original assignee: Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials Co Ltd
Current assignee: Zhangjiagang Guotai Huarong New Chemical Materials Co Ltd
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2016-05-18
Anticipated expiration: 2032-12-19
Also published as: CN103881030A

Abstract

本发明公开了一种用于纺织品拒水拒油、柔软整理的含氟氨基硅油乳液的制备方法，包括以下步骤：(1)将反应物、乳化剂、水加入到反应器中，开启搅拌装置，在温度为30～70℃超声波预乳化10～60分钟；(2)在反应器中通入氮气置换空气后，加入引发剂，在温度为30～120℃保温反应2～20小时，得到含氟氨基硅油乳液；步骤(1)中所述反应物由反应物A和反应物B组成，反应物A为带可反应基团的氨基有机聚硅氧烷，占反应物A和B总重量的5％～95％；反应物B由含氟单体和非含氟单体组成，占反应物A和B总重量的5％～95％。上述方法制备的含氟氨基硅油乳液整理后的纺织品具有优异的拒水、拒油性及柔软的手感。

Description

一种含氟氨基硅油乳液的制备方法

技术领域

本发明涉及到一种可增加纺织品拒水拒油性能、和柔软性能的整理剂的制备方法。

背景技术

整理剂可用于纺织品如棉、麻、聚酯、聚氨酯、人造棉、尼龙及其混纺织物的后整理。目前常用的整理剂有含氟丙烯酸酯聚合物和氨基硅油二种。经含氟丙烯酸酯聚合物整理的织物具有拒水、拒油、拒污性，并且具有非常好的热稳定性和化学稳定性；氨基硅油具有耐高低温性、耐气候性、憎水性以及生理惰性，不仅可以赋予纺织品柔软的手感、优良的回弹性，还由于它具有较低的表面张力，可使织物具有较好的防水性。

上述二种整理剂存在的缺点是：经含氟丙烯酸酯整理后的纺织品的手感明显变差；而氨基硅油的防油能力则很差。

国内外都曾有人将硅油和含氟丙烯酸酯聚合物混合，试图把硅油具有柔软手感的特点和含氟丙烯酸酯聚合物优异的拒水拒油特性结合起来，达到优势互补。结果表明，混合后手感得到改善，但拒水拒油性能也随之降低。因此，如何在硅油中引入含氟丙烯酸酯，以求能将柔软性和拒水拒油性有机结合成为了研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于纺织品拒水拒油、柔软整理的含氟氨基硅油乳液的制备方法。经过该整理剂处理的纺织品不仅具有拒水拒油性，而且手感柔软、不含有机溶剂，对环境友善。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。

一种含氟氨基硅油乳液的制备方法，包括以下步骤：(1)将反应物、乳化剂、水加入到反应器中，开启搅拌装置，在温度为30～70℃超声波预乳化10～60分钟；(2)在反应器中通入氮气置换空气后，加入引发剂，在温度为30～120℃保温反应2～20小时，得到含氟氨基硅油乳液；步骤(1)中所述反应物由反应物A和反应物B组成，反应物A为带可反应基团的氨基有机聚硅氧烷，反应物A用量占反应物A和反应物B总重量的5％～95％；反应物B由含氟单体和非含氟单体组成，反应物B用量占反应物A和反应物B总重量的5％～95％；其中含氟单体为通式(I)的化合物，CH₂＝C(X)COOYRf(I)，式中：X为氢或甲基，Y为C₁～C₁₅的亚烷基，Rf为C₁～C₂₁的直链或支链氟烷基，含氟单体的用量占反应物B总重量的5％～99％，；上述非含氟单体的用量占反应物B总重量的1％～95％；上述的乳化剂为阴离子乳化剂、阳离子乳化剂、非离子乳化剂中的一种，乳化剂的加入量为反应物A和反应物B总重量的0.5％～20％；步骤(2)中所述引发剂为水溶性引发剂或油溶性引发剂，引发剂的加入量为反应物A和反应物B总重量的0.1％～2％；上述的含氟氨基硅油乳液的固含量占含氟氨基硅油乳液总重量的1％～80％，余量为水。

进一步地，前述的一种含氟氨基硅油乳液的制备方法，其中：所述的带可反应基团的氨基有机聚硅氧烷具有通式(II)的平均式：

其中，a为1～5000，b为1～2000，c为1～2000，R_N为带有氨基的烃基，R₁为连接基团：-CH＝CH₂、-SH、-(CH₂)₃OOCC(CH₃)＝CH₂中的一种。

进一步地，前述的一种含氟氨基硅油乳液的制备方法，其中：通式(I)的含氟单体为以下单体中的一种或几种：

进一步地，前述的一种含氟氨基硅油乳液的制备方法，其中：所述非含氟单体为乙烯、苯乙烯、氯乙烯、丙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、乙烯基吡咯烷酮、二乙烯基苯、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。

进一步地，前述的一种含氟氨基硅油乳液的制备方法，其中：所述阴离子乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；所述阳离子乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的至少一种；所述非离子乳化剂为山梨聚糖单棕榈酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚系列、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种。

进一步地，前述的一种含氟氨基硅油乳液的制备方法，其中：所述水溶性引发剂为过硫酸盐、过氧化氢、过氧化氢-氯化亚铁、过硫酸盐-氯化亚铁、过硫酸盐-亚硫酸氢钠、2，2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐中的一种；所述油溶性引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的一种。

本发明在不改变氨基硅油主链结构的前提下，通过接枝引入丙烯酸含氟烷基酯或甲基丙烯酸含氟烷基酯或它们的混合单体，或同时引入其它非含氟单体，将含氟烷基酯优异的拒水拒油性和氨基硅油柔软的手感结合在一起。实验证明，由本发明所述的制备方法得到的含氟氨基硅油乳液整理剂可同时赋予被整理的纺织品优异的拒水拒油性及柔软的手感，该整理剂最显著的特点是可以解决目前含氟整理剂处理纺织品后手感发硬及氨基硅油处理后纺织品拒油性能差的问题。此外，该整理剂还可用于皮革、纸张、木材、石材及其它材料的表面处理或保护。

本发明合成的含氟氨基硅油乳液可以通过任何已知的使用液体处理纺织品的方法应用于纺织品上，用量为纺织品重量的0.5％～20％，在处理后于100～200℃下烘干，强化其拒油性。

本发明合成的含氟氨基硅油乳液的拒水、拒油、手感性能的测试方法分别按下述方法进行测试。

拒水性能测试：

将一块实验用的织物在温度21℃，湿度65％的状态下至少保存4小时，实验用的实验液试剂也保存在此条件下；按表1用毛细滴管取不同试剂液5滴轻轻地滴在织物上，10秒后，有4或5滴保持在织物上，则该浓度的实验液通过该实验。拒水等级由织物能通过不同实验液体决定。评价织物拒水性分为11个等级，见表1，其中0分最差，100分最优。

表1

拒水等级(分)	试剂
		100	异丙醇
90	90％异丙醇水溶液
		80	80％异丙醇水溶液
70	70％异丙醇水溶液
		60	60％异丙醇水溶液
50	50％异丙醇水溶液
		40	40％异丙醇水溶液
30	30％异丙醇水溶液
		20	20％异丙醇水溶液
10	10％异丙醇水溶液
		0	水

拒油性能测试：

将一块实验用的织物在温度21℃，湿度65％的状态下至少保存4小时，实验用的实验液试剂也保存在此条件下，按表2用毛细滴管取不同试剂液5滴轻轻地滴在织物上，10秒后，有4或5滴保持在织物上，则该浓度的实验液通过该实验。拒油等级由织物能通过不同实验液体决定。评价织物拒油性分为9个等级，见表2，其中0级最差，8级最优。

表2

拒油等级(级)	试剂
		0	Nujol精炼油(Plough公司商品名)
1	液体石蜡
		2	65/35(液体石蜡/十六烷)
3	正十六烷
		4	正十四烷
5	正十二烷
		6	正癸烷
7	正辛烷
		8	正庚烷

手感测试：

通过用手触摸确定经整理后的织物的手感，评价织物手感分为3个等级，见表3。

表3

本发明的有益效果：由本发明所述的方法制备的含氟氨基硅油乳液整理后的纺织品具有优异的拒水、拒油性及柔软的手感；同时本发明制备的含氟氨基硅油乳液还可用于皮革、纸张、木材、石材及其它材料的表面处理或保护。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。在以下实施例中，将各实施例制备的含氟氨基硅油乳液分别用于棉和聚酯织物整理，整理工艺采用两浸两轧，经120℃烘干。整理后的织物分别在温度21℃，湿度65％的状态下至少保存4小时后进行拒水、拒油、手感性能测试。

实施例1。

一、巯基氨基硅油的制备。

在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及氮气管的1000mL烧瓶中，加入500g八甲基环四硅氧烷、50g巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、25.2g氨丙基甲基二乙氧基硅烷、28g四甲基二乙烯基二硅氧烷、2g氢氧化钾水溶液(40重量％)，将反应混合物加热至120℃，并保持在该温度6小时，然后降温至80℃加入氯乙醇2g。30分钟后，在150℃于真空下脱除低沸，冷却后得到无色透明粘稠液体，即为巯基氨基硅油。

二、含氟氨基硅油乳液的制备。

(1)在1000mL烧瓶中，加入180g甲基丙烯酸十三氟辛酯、32g丙烯酸十八烷基酯、47g苯乙烯、28g巯基氨基硅油、10g甲基丙烯酸羟乙酯、600g去离子水、10g十八烷基三甲基氯化铵、12g脂肪醇聚氧乙烯醚、3g山梨聚糖单棕榈酸酯、3g油酸聚氧乙烯醚，并在40℃于搅拌状态下通过超声波乳化35分钟；(2)在烧瓶中通入氮气置换空气后，加入0.48g过硫酸铵-亚硫酸氢钠(过硫酸铵与亚硫酸氢钠的重量比1∶0.6)，并在60℃反应6小时，得到含氟氨基硅油乳液。

然后将本实施例所得的含氟氨基硅油乳液分别用于棉和聚酯织物整理，整理后的棉和聚酯织物分别进行拒水、拒油、手感性能测试，在表4中列出了棉和聚酯织物拒水、拒油、手感性能评价等级。

实施例2。

一、乙烯基氨基硅油的制备。

在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及氮气管的1000mL烧瓶中，加入500g八甲基环四硅氧烷、15g四甲基四乙烯基环四硅氧烷、12.5g3-(2-氨乙基)氨丙基甲基二甲氧基硅烷、28g四甲基二乙烯基二硅氧烷、2g氢氧化钾水溶液(40重量％)，将反应混合物加热至120℃，并保持在该温度6小时，然后降温至80℃加入氯乙醇2g。30分钟后，在150℃于真空下脱除低沸，冷却后得到无色透明粘稠液体，即为乙烯基氨基硅油。

二、含氟氨基硅油乳液的制备。

(1)在1000mL烧瓶中，加入180g甲基丙烯酸十二氟庚酯、32g丙烯酸十八烷基酯、47g苯乙烯、28g乙烯基氨基硅油、10g甲基丙烯酸缩水甘油酯、600g去离子水、4.5g十八烷基三甲基氯化铵、18g脂肪醇聚氧乙烯醚、4.5g山梨聚糖单棕榈酸酯、4.5g油基聚氧乙烯醚，并在30℃于搅拌状态下通过超声波乳化70分钟；(2)在烧瓶中通入氮气置换空气后，加入0.36g2，2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐，并在30℃反应20小时，得到含氟氨基硅油乳液。

实施例3。

一、甲基丙烯酰氧基氨基硅油制备。

在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及氮气管的1000mL烧瓶中，加入500g八甲基环四硅氧烷、60g3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、16g二乙烯三胺丙基甲基二甲氧基硅烷，28g四甲基二乙烯基二硅氧烷，2g氢氧化钾水溶液(40重量％)，将反应混合物加热至120℃，并保持在该温度6小时，然后降温至80℃加入氯乙醇2g。30分钟后，在150℃于真空下脱除低沸，冷却后得到无色透明粘稠液体，即为甲基丙烯酰氧基氨基硅油。

二、含氟氨基硅油乳液的制备。

(1)在1000mL烧瓶中，加入180g丙烯酸十三氟辛酯、27g丙烯酸月桂酯、42g甲基丙烯酸丁酯、28g甲基丙烯酰氧基氨基硅油、10gN-羟甲基丙烯酰胺、600g去离子水、6g十二烷基硫酸钠、9g烷基酚聚氧乙烯醚，并在70℃于搅拌状态下通过超声波乳化10分钟；(2)在烧瓶中通入氮气置换空气后，加入0.36g2，2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐，并在120℃反应2小时，得到含氟氨基硅油乳液。

表4

由表4可知，本发明制备的含氟氨基硅油乳液整理后的织物拒水性能达到90～100，拒油性能达到4～5级，手感非常好。

Claims

1.一种含氟氨基硅油乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将反应物、乳化剂、水加入到反应器中，开启搅拌装置，在温度为30～70℃超声波预乳化10～60分钟；(2)在反应器中通入氮气置换空气后，加入引发剂，在温度为30～120℃保温反应2～20小时，得到含氟氨基硅油乳液；步骤(1)中所述反应物由反应物A和反应物B组成，反应物A为带可反应基团的氨基有机聚硅氧烷，反应物A用量占反应物A和反应物B总重量的5％～95％；反应物B由含氟单体和非含氟单体组成，反应物B用量占反应物A和反应物B总重量的5％～95％；其中含氟单体为通式(I)的化合物，CH₂＝C(X)COOYRf(I)，式中：X为氢或甲基，Y为C₁～C₁₅的亚烷基，Rf为C₁～C₂₁的直链或支链氟烷基，含氟单体的用量占反应物B总重量的5％～99％，；上述非含氟单体的用量占反应物B总重量的1％～95％；上述的乳化剂为阴离子乳化剂、阳离子乳化剂、非离子乳化剂中的一种，乳化剂的加入量为反应物A和反应物B总重量的0.5％～20％；步骤(2)中所述引发剂为水溶性引发剂或油溶性引发剂，引发剂的加入量为反应物A和反应物B总重量的0.1％～2％；上述的含氟氨基硅油乳液的固含量占含氟氨基硅油乳液总重量的1％～80％，余量为水；所述的带可反应基团的氨基有机聚硅氧烷具有通式(II)的平均式：

2.根据权利要求1所述的一种含氟氨基硅油乳液的制备方法，其特征在于：通式(I)的含氟单体为以下单体中的一种或几种：

CH₂＝CHCOOCH₂CH₂(CF₂)₅CF₃，CH₂＝C(CH₃)COOCH₂CH₂(CF₂)₅CF₃，

3.根据权利要求1所述的一种含氟氨基硅油乳液的制备方法，其特征在于：所述非含氟单体为乙烯、苯乙烯、氯乙烯、丙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、乙烯基吡咯烷酮、二乙烯基苯、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种含氟氨基硅油乳液的制备方法，其特征在于：所述阴离子乳化剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；所述阳离子乳化剂为十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的至少一种；所述非离子乳化剂为山梨聚糖单棕榈酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚系列、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种含氟氨基硅油乳液的制备方法，其特征在于：所述水溶性引发剂为过硫酸盐、过氧化氢、过氧化氢-氯化亚铁、过硫酸盐-氯化亚铁、过硫酸盐-亚硫酸氢钠、2，2-偶氮双(2-脒基丙烷)二盐酸盐中的一种；所述油溶性引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化苯甲酰中的一种。