CN103980483A - 一种锦纶用吸湿排汗整理剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于锦纶织物的吸湿排汗整理剂及其制备方法。所述整理剂为非离子型聚醚酰胺共聚物，其水溶液呈黄色至深黄色液体。整理剂具有聚醚链段，使整理后的锦纶织物具有良好的吸湿性和快干性；整理剂分子结构中包含已二酸与已二胺形成的酰胺链段，利用结构相似相亲原理，在高温焙烘条件下整理剂分子结构中的酰胺链段可与锦纶纤维分子链形成共晶，镶嵌在织物表面，使整理后的锦纶织物具有较耐久的吸湿快干性；整理剂分子中反应性官能团，在焙烘整理过程中会发生交联成膜作用，在共晶作用的基础上进一步提高整理后织物吸湿快干的耐久性和干、湿摩擦牢度。同时，整理剂分子结构中的有机硅链段和聚醚链段中的甲基有助于改善织物的手感。

Description

一种锦纶用吸湿排汗整理剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种功能性纺织品整理剂技术，特别涉及一种锦纶用吸湿排汗整理剂及其合成方法。

背景技术

聚酰胺纤维面料质地柔软、耐磨、染色性好、比重轻、弹性好，一直在服装行业中占据重要地位，主要用来制作内衣、运动外套、各种袜类等。随着人们对服装面料的舒适性、健康性、安全性和环保性等要求越来越高，休闲服与运动服相互渗透和融为一体的趋势也日益受广大消费者的青睬，这类面料，既要求有良好的舒适性，又要求在活动时，一旦消费者出现汗流浃背情况，服装不会粘贴皮肤而产生不适感，于是对面料的纤维提出了吸湿排汗功能新要求。吸湿排汗面料在Nike、Adidas、Reebok等品牌中的数量逐渐增加。

众所周知，使锦纶织物具有吸湿排汗功能可以大致分为四种方法：和亲水性组分共聚或共混纺丝、由接枝聚合赋予锦纶织物亲水性、由后整理加工赋予锦纶织物亲水性、改变纤维的表面物理结构赋予其亲水性。美国Texaco化学公司开发了一种较为经济的加工工艺，将聚乙二醇用极少量的环氧丙烷处理, 生成一个具有第二羟端基的聚醚, 然后将该羟端基转换成胺基, 即生成聚氧化乙烯二胺(PEOD)，在己内酰胺聚合前, 将PEOD加入其中, 聚合后即得到具有吸湿性的嵌段共聚物，但由于该工艺条件下中间体稳定性较低而难以推广应用。杜邦公司先采用辐射引发聚合，将亲水性成份（如顺丁烯二酸）接枝到尼龙66长丝上，尼龙66长丝浸入25%的顺丁烯二酸水溶液中一小时，同时用2兆电子伏特的电子照射,得到具有吸湿快干性能的锦纶。这种纤维的缺点是能量消耗大，湿态时手感欠佳，而且染色性能不能满足衣着要求，因此未能得到推广。

在本发明作出之前，美国专利 “Hydrophilic finishing process for hydrophobic fibers” （US4073993A）报导了一种织物整理的方法，将脂肪族或芳香族多元酸和聚乙二醇的单或二酯类涂敷到尼龙(或聚酯)纤维上，得到的产品具有吸湿性、抗静电性和抗污性，但是整理的织物手感和耐久性差。将聚酰胺纤维制成特定的异形截面丝，使纤维表面形成凹窝，可增加吸水效果，如旭化成的L形截面聚酰胺具有一定的吸湿快干效果。目前，国内市场上用作锦纶吸湿排汗整理剂的品种寥寥无几。有人尝试用整理涤纶的亲水性聚酯整理锦纶织物，其效果不理想。 文献“新型聚酰胺纤维亲水整理剂PPAG合成及其应用研究”（ 2012年?印染助剂?杂志第29卷第6期）报道了采用聚乙二醇、丁二酸酐、己二酸、己二胺合成一种锦纶织物亲水整理剂的技术方案，经该整理剂处理后的锦纶织物有一定的吸湿和快干效果，但是整理后织物干、湿摩擦牢度和手感不够理想。

因此，针对锦纶织物开发一种耐久的吸湿排汗整理剂，是目前锦纶吸湿排汗整理的迫切需要。

发明内容

本发明所要解决的问题是针对现有技术存在的不足，提供一种用于锦纶织物的吸湿排汗整理剂，使整理后的织物具有较耐久的吸湿快干性和良好的干、湿摩擦牢度。

为达到上述目的，本发明制备得到的吸湿排汗整理剂具有以下结构通式：

，

式中，3≤a≤5， 13≤n ≤35，a和n为整数。

具有上述结构通式的吸湿排汗整理剂的制备方法包括以下具体步骤：整个反应过程中，以聚醚二元醇的物质的量为1份，反应物中的丁二酸酐、己二胺、己二酸、3-氨丙基三甲氧基硅烷按物质的量比为2：1：1：1配料。

1、中间体Ⅰ的合成

将1份聚醚二元醇和2份丁二酸酐加入装有电动搅拌器、温度计和冷凝回流装置的反应容器中，开动搅拌，逐渐升温至120～140 ℃，保温反应3～5h，得到中间体Ⅰ，该中间体的结构式为：

，

其中，13≤n≤35，n为整数；

合成的化学反应式为：

其中，13≤n≤35，n为整数。

2、中间体Ⅱ的合成

将1份己二酸、1份己二胺以及占反应混合物总质量1～3%的亚磷酸三苯酯放入装有电动搅拌器、温度计和冷凝回流装置的反应容器中，通入N₂，不断搅拌的条件下，升温至170～180 ℃ ，保温反应1～2h；然后停止通N₂，抽真空，真空度为0.07～0.09atm，将温度升至200～250℃，保温反应2～3h后，得到中间体Ⅱ。中间体Ⅱ的结构式为：

 ，

其中，3≤a≤5，a为整数；

合成的化学反应式为：

其中，3≤a≤5，a为整数。

3、中间体Ⅲ的合成

将1份中间体Ⅰ和1份中间体Ⅱ放入装有搅拌器和温度计的反应容器中，通入N₂，不断搅拌的条件下，升温至170～180℃ ，保温反应1～2h，得到中间体Ⅲ，中间体Ⅲ的结构式为：

 ，

其中3≤a≤5，a为整数；13≤n ≤35，n为整数；

合成的化学反应式为：

      其中3≤a≤5， 13≤n ≤35，a和n为整数。

4、整理剂的合成

将1份中间产物Ⅲ和1份3-氨丙基三甲氧基硅烷放入装有搅拌器和温度计的反应容器中，通入N₂，开动搅拌，升温至160～180 ℃ ，保温反应1～2h后，冷却至40～50℃，再加入中间体Ⅲ和3-氨丙基三甲氧基硅烷混合物总质量1.5～2倍的去离子水，升温至50～60 ℃，保温反应2～3h，得到产物即为锦纶用吸湿排汗整理剂的水溶液，整理剂为黄色至深黄色液体。所得整理剂的结构通式为：

 ，

其中，3≤a≤5， 13≤n ≤35，a和n为整数；

合成的化学反应式为：

 

 其中，3≤a≤5， 13≤n ≤35，a和n为整数。

上述整理剂的制备方法的方案，优选的技术方案为，所述聚醚二元醇为聚丙二醇，聚丙二醇的平均分子量为800、1000、1500、2000中的一种。

本发明技术方案还包括按上述制备方法得到的用于锦纶织物的吸湿排汗整理剂，以及所述整理剂在对锦纶织物的吸湿排汗整理中的应用。

本发明技术方案的原理是：所提供的整理剂是一种能与锦纶纤维形成共晶交联的吸湿排汗的整理剂，整理剂的分子结构具有聚醚链段，使整理后的锦纶织物具有良好的吸湿性和快干性；整理剂分子结构中包含已二酸与已二胺形成的酰胺链段，利用结构相似相亲原理，在高温焙烘条件下整理剂分子结构中的酰胺链段可与锦纶纤维分子链形成共晶，镶嵌在织物表面，使整理后的锦纶织物具有较耐久的吸湿与快干性；同时，吸湿排汗整理剂分子中反应性官能团（如羟基）在焙烘整理过程中会发生交联成膜作用，使其在与锦纶纤维形成共晶作用的基础上进一步提高整理后织物吸湿快干的耐久性和干、湿摩擦牢度；另外，整理剂分子结构中的有机硅链段和聚醚链段中的甲基有助于改善织物的手感。

由于上述技术方案的运用，本发明同现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明获得的整理剂分子结构中具有聚醚链段，使整理后的锦纶织物具有良好的吸湿性和快干性；整理剂分子结构中包含已二酸与已二胺形成的酰胺链段，利用结构相似相亲原理，在高温焙烘条件下整理剂分子结构中的酰胺链段可与锦纶纤维分子链形成共晶，镶嵌在织物表面，使整理后的锦纶织物具有较耐久的吸湿快干性；同时，整理剂分子中反应性官能团（如羟基）在焙烘整理过程中会发生交联成膜作用，能在共晶作用的基础上进一步提高整理后织物吸湿快干的耐久性和干、湿摩擦牢度；另外，整理剂分子结构中的有机硅链段和聚醚链段中的甲基有助于改善织物的手感。聚丙二醇、丁二酸酐、己二酸、己二胺和3-氨丙基三甲氧基硅烷来源广泛，能够用于合成性价比高的吸湿排汗整理剂。

2、本发明获得的整理剂还可改善织物的手感。

3、本发明工艺较简单，反应过程易控制，适合工业化生产。

附图说明

图1 、2和3分别是本发明实施例1、2和3提供的整理剂的红外光谱图。

具体实施方案

下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步描述。

在本发明中，吸湿性测试主要参考GB/T6529-2008《纺织品调湿和试验用标准大气》，在温度（20±1）℃，湿度（65±2）%的试验环境测试。回潮率(%)=100×(纤维湿重-纤维干重/纤维干重(%)。

对于快干性测试，按照标准TTF0007《吸湿速干纺织服饰品》。在温度（20±1）℃、相对湿度（65±2）%的环境下平衡24h进行测试。水分蒸发率(%)=100×试样重量变化/水滴质量(%)。

实施例1

称取0.04mol聚丙二醇(分子量为1000)，将原料聚丙二醇、丁二酸酐、己二胺、己二酸、3-氨丙基三甲氧基硅烷按物质的量比1：2：1：1：1称量好；

1．首先将聚丙二醇和丁二酸酐加入装有电动搅拌器、温度计和冷凝回流装置的反应容器中，开动搅拌，逐渐升温至120℃，保温反应5h，得到中间体Ⅰ；

2．将己二酸、己二胺以及占反应混合物总质量1%的亚磷酸三苯酯放入装有电动搅拌器、温度计和冷凝回流装置的反应容器中，通入N₂，不断搅拌的条件下，升温至180℃ ，保温反应1h，然后停止通N₂，抽真空，真空度为0.09atm，将温度升至220℃，保温反应3h后，得到中间体Ⅱ；

3．再将中间体Ⅰ和中间体Ⅱ放入装有搅拌器和温度计的反应容器中，通入N₂，不断搅拌的条件下，升温至170 ℃ ，保温反应2h。得到中间产物Ⅲ；

4．最后将3-氨丙基三甲氧基硅烷放入装有中间产物Ⅲ的反应容器中，通入N₂，不断搅拌的条件下，升温至180 ℃ ，保温反应1h后，冷却至40 ℃，再加入中间体Ⅲ和3-氨丙基三甲氧基硅烷混合物总质量2倍的去离子水，升温至50℃，保温反应3h，得到产物即为锦纶用吸湿排汗整理剂的水溶液，其状态为黄色液体。

参见附图1，它为本实施例提供的整理剂的红外光谱图：由图1可见，图中3550～3230cm^-1为（中的和中的），3000～2800cm^-1为（和），1733.562cm^-1为（中的C=O）, 1633.033 cm^-1为（中的C=O），1108.868 cm^-1为（C-O-C中的-O-），1021.568 cm^-1为()。

取本实施例制备的整理剂配成30g/L的水溶液，对锦纶66织物进行整理，按GB/T6529-2008测试其吸湿性能和按标准TTF0007测试其快干性能，试验结果如表1所示。

表1 锦纶66织物整理前后的吸湿和快干性能

实施例2

称取0.04mol聚丙二醇(分子量为1000)，将原料聚丙二醇、丁二酸酐、己二胺、己二酸、3-氨丙基三甲氧基硅烷按物质的量比1：2：1：1：1称量好；

1．首先将聚丙二醇和丁二酸酐加入装有电动搅拌器、温度计和冷凝回流装置的反应容器中，开动搅拌，逐渐升温至130 ℃，保温反应4h，得到中间体Ⅰ；

2．将己二酸、己二胺以及占反应混合物总质量2%的亚磷酸三苯酯放入装有电动搅拌器、温度计和回流冷凝装置的反应容器中，通入N₂，不断搅拌的条件下，升温至180℃ ，保温反应1h，然后停止通N₂，抽真空，真空度为0.09atm，将温度升至230 ℃，保温反应2.5h后，得到中间产物Ⅱ；

3．再将中间体Ⅰ和中间体Ⅱ放入装有搅拌器和温度计的反应容器中，通入N₂，不断搅拌的条件下，升温至150 ℃ ，保温反应1.5h，得到中间产物Ⅲ；

4. 最后将3-氨丙基三甲氧基硅烷放入装有中间产物Ⅲ的反应容器中，通入N₂，不断搅拌的条件下，升温至170 ℃ ，保温反应1.5h后，冷却至40℃，再加入中间体Ⅲ和3-氨丙基三甲氧基硅烷混合物总质量1.8倍的去离子水，升温至55 ℃，保温反应2.5h，得到产物即为锦纶用吸湿排汗整理剂的水溶液，其状态为黄色液体。

参见附图2，它为本实施例提供的整理剂的红外光谱图：图中可见，3550～3230cm^-1为（中的和中的），3000～2800cm^-1为（和），1725.827cm^-1为（中的C=O）, 1638.003 cm^-1为（中的C=O），1103.910 cm^-1为（C-O-C中的-O-），1024.528 cm^-1为()。

取上述整理剂配成30g/L的水溶液，利用其整理锦纶66织物，按GB/T6529-2008测试其吸湿性能和按标准TTF0007测试其快干性能，试验结果如表2所示。

表2 锦纶66织物整理后的吸湿和快干性能

实施例3

称取0.04mol聚丙二醇(分子量为1000)，将原料聚丙二醇、丁二酸酐、己二胺、己二酸、3-氨丙基三甲氧基硅烷按物质的量比1：2：1：1：1称量好；

1. 首先将聚丙二醇和丁二酸酐加入装有电动搅拌器、温度计和冷凝回流装置的反应容器中，开动搅拌，逐渐升温至140℃，保温反应3h，得到中间体（Ⅰ）；

2．将己二酸、己二胺以及占反应混合物总质量3%的亚磷酸三苯酯放入装有电动搅拌器、温度计和回流冷凝装置的反应容器中，通入N₂，不断搅拌的条件下，升温至175 ℃ ，保温反应1.5h，然后停止通N₂，抽真空，真空度为0.09atm，将温度升至240 ℃，保温反应2h后，得到中间产物Ⅱ；

3．再将中间体Ⅰ和中间体Ⅱ放入装有搅拌器和温度计的反应容器中，通入N₂，不断搅拌的条件下，升温至180 ℃ ，保温反应1h。得到中间产物Ⅲ；

4. 最后将3-氨丙基三甲氧基硅烷放入装有的中间产物Ⅲ的反应容器中，通入N₂，不断搅拌的条件下，升温至160℃ ，保温反应2h后，冷却至40℃，再加入中间体Ⅲ和3-氨丙基三甲氧基硅烷混合物总质量1.6倍的去离子水，升温至60℃，保温反应2h，得到产物即为锦纶用吸湿排汗整理剂的水溶液，其状态为黄色液体。

参见附图3，它为该整理剂的红外光谱图：图中可见：

3550～3230cm^-1为（中的和中的），3000～2800cm^-1为（和），1741.297cm^-1为（中的C=O）, 1640.739 cm^-1为（中的C=O），1105.492 cm^-1为（C-O-C中的-O-），1027.642cm^-1为()。

取该整理剂配成30g/L的水溶液，利用其整理锦纶66织物，按GB/T6529-2008测试其吸湿性能和按标准TTF0007测试其快干性能，试验结果如表3所示。

表3 锦纶66织物整理后的吸湿和快干性能

分别取实施例1、实施例2、实施例3中获得的吸湿排汗整理剂，分别配成30g/L的水溶液，并对锦纶66织物进行整理，按GB/T3920-1997标准测试整理后锦纶织物的耐摩擦色牢度，同时评定整理前后锦纶66织物的手感，试验结果参见表4。

表4 锦纶66织物整理后的主要物理性能

本发明中，用于手感评定的方法为：将原布手感定位5分，手感评定分最高定为10分，最少定为0分，至少3人主观评定打分，取平均值，小数四舍五入，数据愈大，表示手感愈好。

Claims (5)

1.一种锦纶用吸湿排汗整理剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤： 

(1)以聚醚二元醇的物质的量为1份，将1份聚醚二元醇和2份丁二酸酐加入到装有电动搅拌器、温度计和冷凝回流装置的反应容器中，搅拌条件下，逐渐升温至120～140℃，保温反应3～5h，得到中间体Ⅰ，其结构式为：

，

其中，13≤n≤35，n为整数；

(2)将1份己二酸、1份己二胺和适量的亚磷酸三苯酯混合，得到反应混合物，其中，亚磷酸三苯酯为反应混合物总质量的1～3%；将反应混合物置于装有电动搅拌器、温度计和冷凝回流装置的反应容器中，通入N₂气体，不断搅拌条件下，升温至170～180℃ ，保温反应1～2h后，停止通N₂气体，抽真空，真空度为0.07～0.09atm，再将温度升至200～250℃，保温反应2～3h，得到中间体Ⅱ，其结构式为：

   ，

其中，3≤a≤5，a为整数；

(3)将1份中间体Ⅰ和1份中间体Ⅱ置于装有搅拌器和温度计的反应容器中，通入N₂气体，不断搅拌的条件下，升温至170～180℃ ，保温反应1～2h，得到中间体Ⅲ，其结构式为：

 ，

其中3≤a≤5， 13≤n ≤35，a和n为整数；

(4)将1份中间产物Ⅲ和1份3-氨丙基三甲氧基硅烷混合得到混合物，将混合物置于装有搅拌器和温度计的反应容器中，通入N₂气体，搅拌条件下，升温至160～180℃ ，保温反应1～2h后，冷却至40～50℃，再加入所述混合物总质量1.5～2倍的去离子水，升温至50～60℃，保温反应2～3h，得到产物即为锦纶用吸湿排汗整理剂的水溶液；所述整理剂的结构通式为：

     式中，3≤a≤5， 13≤n ≤35，a和 n为整数。

2.根据权利要求1所述的用于锦纶织物吸湿排汗整理剂的制备方法，其特征在于：所述聚醚二元醇为聚丙二醇，结构通式为：

，式中13≤n ≤35，n为整数。

3.根据权利要求2所述的用于锦纶织物吸湿排汗整理剂的制备方法，其特征在于：所述聚丙二醇的平均分子量为800、1000、1500、2000中的一种。

4.一种按权利要求1制备方法得到的用于锦纶织物的吸湿排汗整理剂。

5.一种如权利要求4所述的整理剂在对锦纶织物的吸湿排汗整理中的应用。