CN109897184A - 羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于精细化工领域，涉及羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷制备工艺。将DMC加入聚合反应釜中升温至80～85℃；在氮气保护下加入催化剂进行开环聚合反应；聚合反应达到200000～400000cs粘度后向反应釜中加入占DMC质量的0.03～0.5%水份进行封端降解；继续向反应釜中加入1,3‑双(3‑缩水甘油丙基)‑1,1,3,3‑四甲基二硅氧烷进行环氧封端降解；封端降解完成后升温使催化剂分解，真空脱出低沸点易挥发物质，即得羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷产品。
Description
技术领域
本发明属于精细化工领域，主要应用于织物整理，涉及一种羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷制备工艺。
背景技术
随着织物整理剂的广泛应用，也随之暴露出一些问题，例如：传统织物整理剂在使用过程中出现的黄变，不亲水和破乳粘辊等三大缺点，经分析，这些问题主要出现的端环氧基硅油的制备工艺上，目前国内两种主要合成路线：1、由端含氢硅油与烯丙基缩水甘油醚接枝而成；2、由端含氢硅油与烯丙基聚氧烷基环氧基醚接枝而成，这两种方法均采用硅氢加成方法制备，在使用过程中经常出现上述问题。为了解决上述问题，我们开发出来一种两端基为环氧基封端的端环氧基硅油，可以有效的解决上述黄变、不亲水和破乳粘辊的问题，但是用于棉布处理时出现半亲水的问题，为了解决这一问题，我们改进了催化聚合工艺，开发出一种羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷，通过调整水和1,3-双(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的加入量，制备出不同羟基含量的环氧基封端线性聚硅氧烷，赋予棉布不同的处理风格，同时通过调整分子链节的长短也可以赋予织物优异的软滑性。
与国内主要端环氧基硅油主要合成路线相比，本发明不需要添加溶剂，催化剂清除方便。与专利（201810007597.0）相比，本发明前期DMC不用脱水，在聚合完成后还需要加入一定量的水分进行羟基封端赋予织物一定的亲水性；本发明通过先聚合后降解工艺，可以控制DMC聚合度进一步控制产品链节的长度，可以生产链节比较长的产品，提高织物软滑性；本发明通过控制第一步降解时水的加入量和第二步降解时1,3-双(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的加入量，可以制备羟基含量为0.5%-4%，环氧基含量为3.5-30%的羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷，同时提高织物的亲水性和软滑性。因此，羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷的开发对织物整理具有十分重要的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷制备工艺，解决了传统工艺中端环氧基硅油黄变、不亲水和破乳粘辊的问题，也解决了专利（201810007597.0）中端环氧基硅油半亲水的问题。
本发明所采用的技术方案是：
步骤1，将DMC加入聚合反应釜中升温至80～85℃；在氮气保护下加入催化剂进行开环聚合反应；
步骤2，待聚合反应达到200000-400000cs粘度后向反应釜中加入占DMC质量的0.03～0.5%水份进行第一步封端降解；
步骤3，继续向反应釜中加入1,3-双(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷进行环氧第二步封端降解；
步骤4，第二步封端降解完成后升温使催化剂分解，然后真空脱出低沸点易挥发物质，即得羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷产品。
采用上述技术方案的本发明与现有技相比，本发明前期DMC不用脱水，在聚合完成后还需要加入一定量的水分进行羟基封端赋予织物一定的亲水性；本发明通过先聚合后降解工艺，能够控制DMC聚合度进一步控制产品链节的长度，能够生产链节比较长的产品，提高织物软滑性；本发明通过控制第一步降解时水的加入量和第二步降解时1,3-双(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的加入量，制备羟基含量为0.5%～4%，环氧基含量为3.5～30%的羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷，同时提高织物的亲水性和软滑性，加快织物的吸水速度，将吸水时间由原来的4秒降至0.3秒。因此，羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷的开发对织物整理具有十分重要的影响。
本发明所采用的优选方案是：
步骤1中DMC前期不用脱水，催化聚合时间为5～30min，聚合完成后粘度为200000～400000cs，催化剂为四甲基氢氧化铵固体或四甲基氢氧化铵碱胶，催化剂用量为DMC质量的0.05‰-0.2‰。
步骤2中水分的用量为DMC质量的0.03%～0.5%，降解时间为1～2h，降解完成后粘度为5000～100000cs。
步骤3中1,3-双(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的用量为DMC质量的1.8～6%，降解时间为2～4h，降解完成后粘度为：100cs～2000cs。
步骤2和步骤3中降解反应温度分别控制在105～115℃。
步骤4中催化剂分解及脱低温度为140-145℃，脱低时间为1～2h。
步骤4中最终得到的产品羟基含量为0.5%～4%，环氧基含量为3.5～30%。
步骤4中最终得到的产品可以加快织物吸水速度，将吸水时间由原来的4秒将至0.3秒。
具体实施方式
下面结合实施例述本发明：
实施例1
将DMC加入反应釜中升温至80-85℃，在氮气保护下加入四甲基氢氧化铵固体催化剂，催化聚合10min，釜内物料粘度为300000cs；升温至110℃，在氮气保护下加入一定量的水分，加入量为DMC质量的0.03%进行第一次降解，平衡反应1h，粘度降至80000cs；然后加入1,3-双(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷进行第二次降解，加入量为DMC质量的1.8%，平衡反应4h，粘度降至1800cs；升温至140℃使催化剂分解，检测反应釜排气口排出气体为中性后，开启真空泵，真空度为-0.095-0.01MPa脱出低沸点易挥发物质，得到羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷产品，产品羟基含量为0.65%，环氧基含量为3.65%，处理后的织物吸水速度为2.8秒。
实施例2
将DMC加入反应釜中升温至80-85℃，在氮气保护下加入四甲基氢氧化铵固体催化剂，催化聚合30min，釜内物料粘度为380000cs；升温至110℃，在氮气保护下加入一定量的水分，加入量为DMC质量的0.15%进行第一次降解，平衡反应1h，粘度降至40000cs；然后加入1,3-双(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷进行第二次降解，加入量为DMC质量的2.5%，平衡反应4h，粘度降至970cs；升温至140℃使催化剂分解，检测反应釜排气口排出气体为中性后，开启真空泵，真空度为-0.095-0.01MPa脱出低沸点易挥发物质，得到羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷产品，产品羟基含量为1.5‰，环氧基含量为6.5%，处理后的织物吸水速度为1.6s。
实施例3
将DMC加入反应釜中升温至80-85℃，在氮气保护下加入四甲基氢氧化铵碱胶催化剂，催化聚合10min，釜内物料粘度为350000cs；升温至110℃，在氮气保护下加入一定量的水分，加入量为DMC质量的0.03%进行第一次降解，平衡反应1h，粘度降至91000cs；然后加入1,3-双(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷进行第二次降解，加入量为DMC质量的1.8%，平衡反应4h，粘度降至1560cs；升温至140℃使催化剂分解，检测反应釜排气口排出气体为中性后，开启真空泵，真空度为-0.095-0.01MPa脱出低沸点易挥发物质，得到羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷产品，产品羟基含量为0.51‰，环氧基含量为4.7%，处理后的织物吸水速度为3.8秒。
实施例4
将DMC加入反应釜中升温至80-85℃，在氮气保护下加入四甲基氢氧化铵固体催化剂，催化聚合5min，釜内物料粘度为250000cs；升温至110℃，在氮气保护下加入一定量的水分，加入量为DMC质量的0.5%进行第一次降解，平衡反应2h，粘度降至6000cs；然后加入1,3-双(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷进行第二次降解，加入量为DMC质量的5.7%，平衡反应4h，粘度降至125cs；升温至140℃使催化剂分解，检测反应釜排气口排出气体为中性后，开启真空泵，真空度为-0.095-0.01MPa脱出低沸点易挥发物质，得到羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷产品，产品羟基含量为3.2%，环氧基含量为10.8%，处理后的织物吸水速度为0.47秒。
实施例5
将DMC加入反应釜中升温至80-85℃，在氮气保护下加入四甲基氢氧化铵碱胶，催化聚合30min，釜内物料粘度为400000cs；升温至110℃，在氮气保护下加入一定量的水分，加入量为DMC质量的0.5%，平衡反应2h，粘度降至20000cs；然后加入1,3-双(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷进行第二次降解，加入量为DMC质量的2.5%，平衡反应4h，粘度降至268cs；升温至140℃使催化剂分解，检测反应釜排气口排出气体为中性后，开启真空泵，真空度为-0.095-0.01MPa脱出低沸点易挥发物质，得到羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷产品，产品羟基含量为3.4‰，环氧基含量为7.96%，处理后的织物吸水速度为0.39秒。
表1 实例1～5制备样品的指标
Claims (8)
1.一种羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷制备工艺，按如下步骤进行：
步骤1，将DMC加入聚合反应釜中升温至80～85℃；在氮气保护下加入催化剂进行开环聚合反应；
步骤2，待聚合反应达到200000-400000cs粘度后向反应釜中加入占DMC质量的0.03～0.5%水份进行第一步封端降解；
步骤3，继续向反应釜中加入1,3-双(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷进行环氧第二步封端降解；
步骤4，第二步封端降解完成后升温使催化剂分解，然后真空脱出低沸点易挥发物质，即得羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷产品。
2.根据权利要求1所述的羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷制备工艺，其特征在于：步骤1中DMC前期不用脱水，催化聚合时间为5～30min，聚合完成后粘度为200000～400000cs，催化剂为四甲基氢氧化铵固体或四甲基氢氧化铵碱胶，催化剂用量为DMC质量的0.05‰-0.2‰。
3.根据权利要求1所述的羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷制备工艺，其特征在于：步骤2中水分的用量为DMC质量的0.03%～0.5%，降解时间为1～2h，降解完成后粘度为5000～100000cs。
4.根据权利要求1所述的羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷制备工艺，其特征在于：步骤3中1,3-双(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的用量为DMC质量的1.8～6%，降解时间为2～4h，降解完成后粘度为：100cs～2000cs。
5.根据权利要求1所述的羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷制备工艺，其特征在于：步骤2和步骤3中降解反应温度分别控制在105～115℃，反应时间1～2h。
6.根据权利要求1所述的羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷制备工艺，其特征在于：步骤4中催化剂分解及脱低温度为140～145℃，脱低时间为1～2h。
7.根据权利要求1所述的羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷制备工艺，其特征在于，步骤4中最终得到的产品羟基含量为0.5%～4%，环氧基含量为3.5～30%。
8.根据权利要求1所述的羟基与环氧基共封端的线性聚硅氧烷制备工艺，其特征在于，步骤4中最终得到的产品可以加快织物吸水速度，将吸水时间由原来的4秒将至0.3秒。
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