CN106948178A - 有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂、制备方法及应用 - Google Patents

有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂、制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂、制备方法及应用。以八甲基环四硅氧烷、1,3‑双（3‑氨基丙基）‑1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷为原料，在四甲基氢氧化胺的催化作用下，制得双端氨基硅油；以异佛尔酮二异氰酸酯、脱水处理后的聚乙二醇、一缩二乙二醇、N‑甲基二乙醇胺为原料，在二月桂酸二丁基锡的催化作用下，制得聚氨酯预聚体；再用制得的双端氨基硅油与聚氨酯预聚体发生共聚反应，制备有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂。本发明提供的产品能在纤维表面交联成膜，可限制织物中纤维的滑移，能使纤维末梢粘附于织物表面减少起毛，使用中不易起毛、起球；同时，还改善了树脂类整理对织物服用性能的影响。

Description

有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种抗起毛起球整理剂、制备方法及其应用，特别涉及一种有机硅改性聚氨酯的方法及其应用，属于纺织染整技术领域。
背景技术
随着生活水平的不断提高，人们对服装的要求已不仅限于保暖、结实耐用，而是对舒适性、美观性、功能性等提出了新的要求。织物表面的纤维在受到外界和自身因素的影响时，会使织物表面游离出较长的纤维末梢，出现起毛的现象，在继续使用过程中这部分纤维不及时脱落，便会相互纠缠形成许多球形小粒，出现起球现象，这种现象不仅使织物外观和手感变差，而且使织物磨损，降低织物的服用性能。
水性聚氨酯作为抗起毛起球整理剂应用较多，这一类树脂型抗起毛起球整理剂具有较好的耐磨、耐热和耐水解性能等优点，能在纤维表面交联成膜，可限制织物中纤维的滑移，并使纤维末梢粘附于膜上减少起毛，并且具有很好的耐磨性，经反复摩擦时织物不易起毛、起球。但是这一类整理剂使用后，会使织物硬挺，手感变差，影响织物的服用舒适感。
发明内容
本发明针对现有技术中聚氨酯作为抗起毛起球整理剂存在的不足，提供一种既能满足抗起毛起球要求，又不影响织物服用舒适感的抗起毛起球整理剂及其制备方法。
为了达到上述发明目的， 本发明采用的技术方案是提供一种有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的制备方法，包括如下步骤：
1、以八甲基环四硅氧烷、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为原料，按质量比26～28:1加入到装有冷凝回流装置的反应容器中，再加入催化剂四甲基氢氧化胺，催化剂为八甲基环四硅氧烷质量的0.04%～0.05%；在搅拌条件下，升温至100℃～120℃，保温反应4～5小时，得到双端氨基硅油；
2、将经除水处理后的聚乙二醇加入到反应容器中，再加入催化剂二月桂酸二丁基锡，催化剂为聚乙二醇质量的0.05%～0.10%，将异佛尔酮二异氰酸酯缓慢滴加到反应容器中，在N2保护、搅拌条件下，升温至60℃～70℃，保温反应2～3小时后，加入占聚乙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯质量1%～2%的一缩二乙二醇，反应1～2小时后，降温到40℃～50℃，加入占聚乙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯质量8%～10%的N-甲基二乙醇胺，保温反应1～2小时，得到聚氨酯预聚体；
3、将步骤1得到的双端氨基硅油溶解于经除水处理后的四氢呋喃中，得到双端氨基硅油溶液；将步骤2得到的聚氨酯预聚体加入到反应容器中，缓慢滴加双端氨基硅油溶液，在N2保护、搅拌条件下，升温至40℃～50℃，保温反应2～3小时后，除去并回收四氢呋喃，冷却至室温，得到白色粘稠状产物，即为有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂。
本发明制备有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的优选方案是：
所述聚乙二醇的数均分子量Mn为600、1000、1500中的一种。
异佛尔酮二异氰酸酯与聚乙二醇物质的量比为1.6～2.0:1。
聚氨酯预聚体与双端氨基硅油的质量比为10～12:1。
经除水处理后的四氢呋喃的用量为双端氨基硅油质量的40%～50%。
本发明技术方案还包括按上述制备方法得到的一种有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂。
本发明技术方案并涉及所述的有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂在对纺织品的抗起毛起球整理中的应用。
本发明的原理是：以八甲基环四硅氧烷为原料，在四甲基氢氧化胺的催化作用下，发生开环反应，并用1,3-双（3-氨基丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷进行封端，得到双端含氨基的硅油，通过控制1,3-双（3-氨基丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的用量来控制硅油的平均分子质量；以异佛尔酮二异氰酸酯为原料，在二月桂酸二丁基锡的催化作用下与多元醇反应，得到聚氨酯预聚体；双端氨基硅油可以与聚氨酯预聚体中的异氰酸根基团发生共聚反应，得到有机硅改性聚氨酯抗。本发明利用有机硅具有的特殊结构，提供的有机硅改性聚氨酯含有聚醚链段和季胺化基团，通过控制双端氨基硅油的用量，使得整理后织物的手感和抗起毛起球性能得到一个较好的平衡，可以在一定程度减少对整理后织物的手感的影响，同时赋予织物一定的平滑性，减少织物表面的摩擦系数，使得织物与织物、物体间相互接触时减少摩擦。
由于上述技术方案的运用，本发明具有如下优点：
1、本发明合成的抗起毛起球整理剂含有有机硅链段，可以在一定程度减小对整理后织物手感的影响。
2、本发明合成的抗起毛起球整理剂含有聚醚链段和季胺化基团，可增加抗起毛起球整理剂的自乳化能力，同时聚醚链段可改善整理后织物的亲水透湿性能，减少服用的不舒适感。
3、本发明工艺比较简单，反应过程便于控制，适合工业化生产。
附图说明
图1为实施例1中聚氨酯预聚体、双端氨基硅油和有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的红外谱图；
图2为实施例2中聚氨酯预聚体、双端氨基硅油和有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的红外谱图；
图3为实施例3中聚氨酯预聚体、双端氨基硅油和有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的红外谱图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步描述：
实施例1
1、将20.00g八甲基环四硅氧烷和0.64g1,3-双（3-氨基丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入到反应容器中，并加入0.008g四甲基氢氧化胺为催化剂，在搅拌条件下，升温至100℃，保温反应5小时，得到双端氨基硅油；
2、将20.00g经过脱水处理的聚乙二醇（平均分子质量为1000）加入到反应容器中，并加入0.01g二月桂酸二丁基锡作为催化剂，将7.10g异佛尔酮二异氰酸酯缓慢滴加到反应容器中，在搅拌条件下，通入N2保护，升温至70℃，保温反应2小时后，加入0.27g一缩二乙二醇反应1小时后，冷却降温到50℃，加入2.17g N-甲基二乙醇胺，保温反应1小时，得到聚氨酯预聚体；
3、将20.00g聚氨酯预聚体加入到反应容器中，通入N2保护,将2.00g双端氨基硅油溶于0.80g经除水处理后的四氢呋喃中，并缓慢的滴加到反应容器中，在搅拌条件下升温至50℃，保温反应2小时后，降温冷却，在40℃条件下抽真空到－0.09Mpa，处理1h，除去并回收四氢呋喃，冷却至室温，得到白色粘稠状产物，即为有机硅改性聚氨酯改性抗起毛起球整理剂。
参见附图1，它是本实施例中聚氨酯预聚体、双端氨基硅油和有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的红外谱图；图中，曲线1为聚氨酯预聚体，曲线2为双端氨基硅油，曲线3为有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂；曲线1中3328cm-1处为-NHCOO-与-NHCOO的N-H的特征吸收峰，2271 cm-1处为—NCO的特征吸收峰，1706 cm-1和1649 cm-1处为脲中C=O的特征吸收峰，1099 cm-1和957 cm-1处为C-O-C的特征吸收峰，这表明合成了带有异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。曲线2中3300 cm-1处为伯胺基N-H的特征吸收峰，1264 cm-1处为-SiCH3的甲基变形振动峰，1090 cm-1与1021 cm-1处为Si-O-Si的伸缩振动峰，863 cm-1和801 cm-1处为Si-C的伸缩振动峰，这表明合成了双端氨基的硅油。曲线3中3330 cm-1处为-NHCOO-与-NHCOO的N-H的特征吸收峰，1708cm-1、1628cm-1和1537 cm-1处为脲中C=O的特征吸收峰，1264 cm-1处出现-SiCH3的甲基变形振动峰，1092 cm-1与1021 cm-1处为Si-O-Si与C-O-C伸缩振动的合频峰，857 cm-1和800 cm-1处出现Si-C的伸缩振动峰，3300 cm-1处的伯胺基的N-H的特征吸收峰和2271 cm-1处的-NCO的特征振动峰消失，这表明双端氨基硅油与聚氨酯预聚体反应，得到了目标产物聚氨酯改性有机硅。
所得的抗起毛起球整理剂即为产品。该产品呈白色或者淡黄色粘稠状，该产品加入到蒸馏水和乳化剂组成的混合溶液中，在高速搅拌条件下配成抗起毛起球乳液。取该乳液配成40g/L的水溶液，对织物进行整理，将整理后织物与未整理织物和经未改性聚氨酯抗起毛起球整理剂整理后的织物进行比较。
按GB/T 48 02.3-2008《纺织品 织物起毛起球性能的测定 第三部分：起球箱法》方法测试整理前后织物的抗起毛起球性能；按照ZB W04003-87《织物硬挺度测试方法 斜面悬臂法》方法测试整理前后织物硬挺度；手感评定：以5名专业人士为一组，对整理织物进行触摸评分，将原布手感定为5分，手感评定分最高为10分，最低为0分，取5个评分的平均值，数值越大表示手感越好。织物整理前后的抗起毛起球性能和硬挺度的测试结果如表1所示。
表1 织物整理前后的抗起毛起球性能和硬挺度
。
实施例2
1、将30.00g八甲基环四硅氧烷和0.93g1,3-双（3-氨基丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入到反应容器中，并加入0.014g四甲基氢氧化胺为催化剂，在搅拌条件下，升温至110℃，保温反应4.5小时，得到双端氨基硅油；
2、将30.00g经脱水处理后的聚乙二醇（平均分子质量为1000）加入到反应容器中，并加入0.02g二月桂酸二丁基锡作为催化剂，将12.00g异佛尔酮二异氰酸酯缓慢滴加到反应容器中，通入N2保护，在搅拌条件下，升温至65℃，保温反应2.5小时后，加入0.63g一缩二乙二醇反应1.5小时后，冷却降温到45℃，加入3.78g N-甲基二乙醇胺，保温反应1.5小时，得到聚氨酯预聚体；
3、将30.00g聚氨酯预聚体加入到反应容器中，通入N2保护,将2.73g双端氨基硅油溶于1.23g经除水处理后的四氢呋喃中，并缓慢的滴加到反应容器中，在搅拌条件下升温至45℃，保温反应2.5小时后，降温冷却，在40℃条件下抽真空到0.09Mpa，处理1h，除去并回收四氢呋喃，冷却至室温，得到白色粘稠状产物，即为有机硅改性聚氨酯改性抗起毛起球整理剂。
参见附图2，它是本实施例中聚氨酯预聚体、双端氨基硅油和有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的红外谱图；图中，曲线1为聚氨酯预聚体，曲线2为双端氨基硅油，曲线3为有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂；曲线1中3325cm-1处为-NHCOO-与-NHCOO的N-H的特征吸收峰，2268 cm-1处为—NCO的特征吸收峰，1712cm-1、1649 cm-1和1543 cm-1处为脲中C=O的特征吸收峰，1110cm-1和957 cm-1处为C-O-C的特征吸收峰，这表明合成了带有异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。曲线2中3304 cm-1处为伯胺基N-H的特征吸收峰，1260 cm-1处为-SiCH3的甲基变形振动峰，1089 cm-1与1021 cm-1处为Si-O-Si的伸缩振动峰，863 cm-1和799cm-1处为Si-C的伸缩振动峰，这表明合成了双端氨基的硅油。曲线3中3328 cm-1处为-NHCOO-与-NHCOO的N-H的特征吸收峰，1710cm-1、1628cm-1和1532 cm-1处为脲中C=O的特征吸收峰，1265cm-1处出现-SiCH3的甲基变形振动峰，1105 cm-1与1020 cm-1处为Si-O-Si与C-O-C伸缩振动的合频峰，857 cm-1和805 cm-1处出现Si-C的伸缩振动峰，3304 cm-1处的伯胺基的N-H的特征吸收峰和2271 cm-1处的-NCO的特征振动峰消失，这表明双端氨基硅油与聚氨酯预聚体反应，得到了目标产物聚氨酯改性有机硅。
所得的抗起毛起球整理剂即为产品。该产品呈白色或者淡黄色粘稠状，该产品加入到蒸馏水和乳化剂组成的混合溶液中，在高速搅拌条件下配成抗起毛起球乳液。取该乳液配成40g/L的水溶液，对织物进行整理，将整理后织物与未整理织物和经未改性聚氨酯抗起毛起球整理剂整理后的织物进行比较。
按GB/T 48 02.3-2008《纺织品 织物起毛起球性能的测定 第三部分：起球箱法》方法测试整理前后织物的抗起毛起球性能；按照ZB W04003-87《织物硬挺度测试方法 斜面悬臂法》方法测试整理前后织物硬挺度；手感评定：以5名专业人士为一组，对整理织物进行触摸评分，将原布手感定为5分，手感评定分最高为10分，最低为0分，取5个评分的平均值，数值越大表示手感越好。织物整理前后的抗起毛起球性能和硬挺度测试结果如表2所示。
表2 织物整理前后的抗起毛起球性能和硬挺度
。
实施例3
1、将40.00g八甲基环四硅氧烷和1.20g1,3-双（3-氨基丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入到反应容器中，并加入0.02g四甲基氢氧化胺为催化剂，在搅拌条件下，升温至120℃，保温反应4小时，得到双端氨基硅油；
2、将40.00g经脱水处理后的聚乙二醇（平均分子质量为1000）加入到反应容器中，并加入0.04g二月桂酸二丁基锡作为催化剂，将17.76g异佛尔酮二异氰酸酯缓慢滴加到反应容器中，通入N2保护，在搅拌条件下，升温至60℃，保温反应3小时后，加入1.15g一缩二乙二醇反应2小时后，冷却降温到40℃，加入5.78g N-甲基二乙醇胺，保温反应2小时，得到聚氨酯预聚体；
3、将40.00g聚氨酯预聚体加入到反应容器中，通入N2保护,将3.33g双端氨基硅油溶于1.67g经除水处理后的四氢呋喃，缓慢的滴加到反应容器中，在搅拌条件下升温至40℃，保温反应3小时后，降温冷却，在40℃条件下抽真空到0.09Mpa，处理1h，除去并回收四氢呋喃，冷却至室温，得到白色粘稠状产物，即为有机硅改性聚氨酯改性抗起毛起球整理剂。
参见附图3，它是本实施例中聚氨酯预聚体、双端氨基硅油和有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的红外谱图；图中，曲线1为聚氨酯预聚体，曲线2为双端氨基硅油，曲线3为有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂；曲线1中3320cm-1处为-NHCOO-与-NHCOO的N-H的特征吸收峰，2265 cm-1处为—NCO的特征吸收峰，1715 cm-1和1653 cm-1处为脲中C=O的特征吸收峰，1105cm-1和955 cm-1处为C-O-C的特征吸收峰，这表明合成了带有异氰酸酯基的聚氨酯预聚体。曲线2中3290 cm-1处为伯胺基N-H的特征吸收峰，1268 cm-1处为-SiCH3的甲基变形振动峰，1095 cm-1与1025 cm-1处为Si-O-Si的伸缩振动峰，800 cm-1处为Si-C的伸缩振动峰，这表明合成了双端氨基的硅油。曲线3中3318 cm-1处为-NHCOO-与-NHCOO的N-H的特征吸收峰，1714cm-1和1628cm-1处为脲中C=O的特征吸收峰，1265 cm-1处出现-SiCH3的甲基变形振动峰，1099 cm-1与1020 cm-1处为Si-O-Si与C-O-C伸缩振动的合频峰，805 cm-1处出现Si-C的伸缩振动峰，3290 cm-1处的伯胺基的N-H的特征吸收峰和2265 cm-1处的-NCO的特征振动峰消失，这表明双端氨基硅油与聚氨酯预聚体反应，得到了目标产物聚氨酯改性有机硅。
所得的抗起毛起球整理剂即为产品。该产品呈白色或者淡黄色粘稠状，该产品加入到蒸馏水和乳化剂组成的混合溶液中，在高速搅拌条件下配成抗起毛起球乳液。取该乳液配成40g/L的水溶液，对织物进行整理，将整理后织物与未整理织物和未改性聚氨酯抗起毛起球整理剂整理后的织物进行比较。
按GB/T 48 02.3-2008《纺织品 织物起毛起球性能的测定 第三部分：起球箱法》方法测试整理前后织物的抗起毛起球性能；按照ZB W04003-87《织物硬挺度测试方法 斜面悬臂法》方法测试整理前后织物硬挺度；手感评定：以5名专业人士为一组，对整理织物进行触摸评分，将原布手感定为5分，手感评定分最高为10分，最低为0分，取5个评分的平均值，数值越大表示手感越好。织物整理前后的抗起毛起球性能和硬挺度测试结果如表3所示。
表3 织物整理前后的抗起毛起球性能和硬挺度
。

Claims (7)

1.一种有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）以八甲基环四硅氧烷、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷为原料，按质量比26～28:1加入到装有冷凝回流装置的反应容器中，再加入催化剂四甲基氢氧化胺，催化剂为八甲基环四硅氧烷质量的0.04%～0.05%；在搅拌条件下，升温至100℃～120℃，保温反应4～5小时，得到双端氨基硅油；
(2) 将经除水处理后的聚乙二醇加入到反应容器中，再加入催化剂二月桂酸二丁基锡，催化剂为聚乙二醇质量的0.05%～0.10%，将异佛尔酮二异氰酸酯缓慢滴加到反应容器中，在N2保护、搅拌条件下，升温至60℃～70℃，保温反应2～3小时后，加入占聚乙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯质量1%～2%的一缩二乙二醇，反应1～2小时后，降温到40℃～50℃，加入占聚乙二醇和异佛尔酮二异氰酸酯质量8%～10%的N-甲基二乙醇胺，保温反应1～2小时，得到聚氨酯预聚体；
（3）将步骤（1）得到的双端氨基硅油溶解于经除水处理后的四氢呋喃中，得到双端氨基硅油溶液；将步骤（2）得到的聚氨酯预聚体加入到反应容器中，缓慢滴加双端氨基硅油溶液，在N2保护、搅拌条件下，升温至40℃～50℃，保温反应2～3小时后，除去并回收四氢呋喃，冷却至室温，得到白色粘稠状产物，即为有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂。
2.根据权利要求1所述的一种有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇的数均分子量Mn为600、1000、1500中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的制备方法，其特征在于：异佛尔酮二异氰酸酯与聚乙二醇物质的量比为1.6～2.0:1。
4.根据权利要求1所述的一种有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的制备方法，其特征在于：聚氨酯预聚体与双端氨基硅油的质量比为10～12:1。
5.根据权利要求1所述的一种有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂的制备方法，其特征在于：经除水处理后的四氢呋喃的用量为双端氨基硅油质量的40%～50%。
6.按权利要求1制备方法得到的一种有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂。
7.权利要求6所述的一种有机硅改性聚氨酯抗起毛起球整理剂在对纺织品的抗起毛起球整理中的应用。
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