CN110656500A - 一种非硅型亲水性柔软剂及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种非硅型亲水性柔软剂及其制备方法与应用,其中,所述方法包括步骤:将硬脂酸、N‑甲基二元醇胺以及酯催化剂混合,反应得到初始产物;向所述初始产物中加入聚醚二元醇,反应生成聚合物;向所述聚合物中加入季铵化试剂,反应得到所述非硅型亲水性柔软剂。通过本发明方法制备的非硅亲水性柔软剂用于纺织物整理时,可有效提高纺织物的手感,还可提高纺织物的亲水性能、柔软性能、抗静电、色牢性能以及抗黄效果。

Description

一种非硅型亲水性柔软剂及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及纺织行业领域,尤其涉及一种非硅型亲水性柔软剂及其制备方法与应用。
背景技术
随着生活质量的不断提高,人们对服装的穿着舒适性要求越来越高,纺织品在加工或者日常使用过程中,经多次加工、洗涤处理后手感会变得粗糙,一般合成纤维织物手感更差,尤其是超细纤维织物。为了使织物具有柔软、滑爽、舒适的手感,就需要对其进行整理,目前应用广泛的是用柔软剂进行整理。
近年来,有机硅柔软剂由于使用原料中含有硅氧烷环体,其在使用时存在一定的安全风险,同时对印染厂使用过程中回收造成一定困难;有机硅柔软剂用在棉织物上,棉织物虽然增加了柔软性但丧失了吸水性能。
非硅类柔软剂具有穿着舒适性好、生物降解性好、无毒、无刺激、安全卫生等优点,是公认的绿色产品。然而,市面上的非硅柔软剂用于纺织品整理时,纺织品仍存在手感相对较差、亲水性差和易黄变的问题。
因此,现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种非硅型亲水性柔软剂及其制备方法与应用,旨在解决现有非硅柔软剂整理后的纺织品存在手感较差、亲水性差和易黄变的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
一种非硅型亲水性柔软剂的制备方法,其中,包括步骤:
将硬脂酸、N-甲基二元醇胺以及酯催化剂混合,反应得到初始产物;
向所述初始产物中加入聚醚二元醇,反应生成聚合物;
向所述聚合物中加入季铵化试剂,反应得到所述非硅型亲水性柔软剂。
所述非硅型亲水性柔软剂制备方法,其中,所述N-甲基二元醇胺为N-甲基二乙醇胺和N-甲基二异丙醇胺中的一种或两种。
所述非硅型亲水性柔软剂制备方法,其中,所述硬脂酸和所述N-甲基二元醇胺的摩尔比为1-1.6:1。
所述非硅型亲水性柔软剂制备方法,其中,所述聚醚二元醇为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚丙二醇400和聚丙二醇600中的一种或多种。
所述非硅型亲水性柔软剂制备方法,其中,所述季铵化试剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、硫酸二甲酯和硫酸二乙酯中的一种。
所述非硅型亲水性柔软剂制备方法,其中,所述季铵化试剂和所述N-甲基二元醇胺的摩尔比为0.3-0.6:1。
所述非硅型亲水性柔软剂制备方法,其中,所述将硬脂酸、N-甲基二元醇胺以及酯催化剂混合,反应得到初始产物的步骤包括:
在惰性氛围下,将硬脂酸、酯催化剂、N-甲基二元醇胺混合,使硬脂酸和N-甲基二元醇发生酯化反应,得到初始产物。
一种非硅亲水性柔软剂,采用本发明制备方法制备而成。
一种非硅亲水性柔软剂的应用,其中,将本发明所述非硅亲水性柔软剂或者本发明任一方法制备得到的非硅亲水性柔软剂用于纺织物的整理。
有益效果:本发明先将将硬脂酸、N-甲基二元醇胺以及酯催化剂混合发生酯化反应,再加入聚醚二元醇,缩合生成带有亲水链段的聚酯聚醚链段的聚合物,从而增强聚合物的亲水抗静电性能;最后再进行季铵化反应,进一步提高其亲水性和渗透性。本发明制备的非硅型亲水性柔软剂用于纺织物整理时,可有效提高纺织物的手感、柔软性能、色牢性能以及抗黄效果;同时还可在纺织物上形成分子通道,使得静电可以迅速转移,从而提纺织物物的抗静电性能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种非硅型亲水性柔软剂的制备方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1,图1为本发明提供的一种非硅型亲水性柔软剂的制备方法较佳实施例的流程图,如图所示,其包括以下步骤:
S10、将硬脂酸、N-甲基二元醇胺以及酯催化剂混合,反应得到初始产物;
S20、向所述初始产物中加入聚醚二元醇,反应生成聚合物;
S30、向所述聚合物中加入季铵化试剂,反应得到所述非硅型亲水性柔软剂。
本实施例通过硬脂酸和N-甲基二元醇胺的酯化反应,生成带氨基的长碳链酯胺,确保了所制备得到的非硅亲水性柔软剂的柔软性能,也避免了疏水的氨基硅油分子对其亲水性的影响,从而保证了其亲水性能;所述带氨基的长碳链酯胺再与聚醚二元醇发生进一步缩合反应,合成带有亲水链段结构的聚合物,从而增强聚合物的亲水抗静电性能;最后将所述带有亲水链段结构的聚合物与季铵化试剂混合,发生季铵化反应,生成酯基季铵盐,提高了产物的稳定性和抗黄变效果,同时其亲水性也得到更进一步的提升。
在一些实施方式中,将硬脂酸投入四口烧瓶中并在75-85℃的温度条件下将所述硬脂酸加热至融化,待硬脂酸完全融化后,通入氮气,加入酯催化剂,升温至100-110℃之后再向所述四口烧瓶中滴加N-甲基二元醇胺,滴加完毕后,升温至150℃,发生酯化反应,恒温反应1-2小时,得到初始产物;所述初始产物是单酯和双酯的混合物。
本实施例中,在酯催化剂的催化作用下,将硬脂酸和N-甲基二元醇胺混合,使所述硬脂酸的羧基与N-甲基二元醇胺上的羟基发生酯化反应,合成了不含三酯的酯胺,避免了三酯化合物对柔软性能的不良影响,并且生成的长碳链结构能赋予纺织品以柔软的手感,从而提高了织物的手感。同时,本实施例采用了不含硅油的配方,避免了氨基硅油分子的疏水作用,保证了产物的亲水性能。本实施例通过通入氮气可以将酯化反应产生的水带出来,有利于反应的进行,同时由于氮气的通入,能使反应体系在氮气的保护下原料温度升高而不被空气氧化,从而确保了产品的色泽。
在一些实施方式中,所述N-甲基二元醇胺为N-甲基二乙醇胺或N-甲基二异丙醇胺中的一种或两种,但不限于此。
在一些实施方式中,所述硬脂酸和所述N-甲基二元醇胺的摩尔比为1-1.6:1。在该摩尔比范围内,硬脂酸上的羧基能和足量的N-甲基二元醇胺的羟基发生酯化反应,合成的产物为单酯和双酯组合的混合物,此条件下得到单、双酯在混合物中含量比能使后续生成的酯基季铵盐的活性更强。
在一些实施方式中,所述酯催化剂为对甲苯磺酸,其加入量为硬脂酸质量的0.1%-0.6%。
在一些实施方式中,向所述初始产物中加入聚醚二元醇,升温至180-200℃,使初始产物与聚醚二元醇进一步缩合,恒温反应2-6小时生成聚合物。本实施例中,所述初始产物与聚醚二元醇进行缩合,生成聚酯聚醚链段,缩合所得到的聚合物带有聚醚链结构,该聚醚链结构是一种亲水链段结构,可以增强聚合物的亲水性能,该亲水链段在织物上会形成分子通道,使纺织物表面上的静电可以迅速转移,实现纺织物的抗静电性能。
在一些实施方式中,所述聚醚二元醇为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚丙二醇400和聚丙二醇600中的一种或多种,但不限于此。在该分子量下的聚乙二醇和聚丙二醇在常温下均为液体状态,加入初始产物中,能提高初始产物的水溶性。
在一些实施方式中,将所述聚合物降温至75-80℃,加入季铵化试剂,进行季铵化反应,反应进行2-4小时后结束反应,冷却至60℃以下,按一定比例加入乳化剂和冰醋酸,搅拌均匀后,出料包装,可以制备得到所述非硅型亲水性柔软剂。
本实施例在聚合物中加入季铵化试剂后,该聚合物(硬脂酸酯化物)进行了季铵化改性,聚合物上的氨基,经过季铵化反应变成季铵盐,得到一种酯基季铵盐。氨基上的氢离子被取代,季铵结构上没有了氢,形成了阳离子表面活性剂,从而可以更进一步地提高纺织物的亲水性和渗透性;而且所述酯基季铵盐的稳定性好,具有较好的生物降解性和优异的抗黄变性能,最后再加入乳化剂和冰醋酸充分搅拌,以能提高酯基季铵盐在水中的溶解分散性。
在一些实施方式中,所述季铵化试剂季铵化试剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、硫酸二甲酯和硫酸二乙酯中的一种或多种,但不限于此。
在一些实施方式中,所述季铵化试剂和所述N-甲基二元醇胺的摩尔比为0.3-0.6:1。
在一些实施方式中,所述的乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3、AEO-7和AEO-9中的一种或多种,但不限于此。
在一些实施方式中,所述乳化剂的加入量为所述非硅亲水性柔软剂总质量的3-8%;所述冰醋酸的加入量为所述非硅亲水性柔软剂总质量的4-6%。
在一些实施方式中,还提供一种非硅亲水性柔软剂,采用上述的制备方法制备而成。
在一些实施方式中,还提供一种非硅亲水性柔软剂在纺织物整理中的应用。本发明制备的非硅型亲水性柔软剂用于纺织物整理时,可有效提高纺织物的手感、柔软性能、色牢性能以及抗黄效果;同时还可在纺织物上形成分子通道,使得静电可以迅速转移,从而提纺织物物的抗静电性能。
下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
将300g硬脂酸投入四口烧瓶中,开动搅拌加热,在75℃附近待其完全融化后,打开氮气阀,使氮气通入液体下方,加入酯催化剂对甲苯磺酸0.6g,升温至100℃之间开始滴加N-甲基二异丙醇胺156g,滴加完毕后,升温至150℃下,恒温反应2小时,再加入21.5g聚乙二醇400,升温至190℃下恒温反应4小时,然后降温,降温至80℃时,加入68g硫酸二甲酯进行反应4小时,反应结束。冷却至60℃以下,加入40g乳化剂AEO-7和22g冰醋酸,搅拌均匀,出料包装,即制备好一种纺织用非硅型亲水性柔软剂。
实施案例2:
将300g硬脂酸投入四口烧瓶中,开动搅拌加热,在75℃附近待其完全融化后,打开氮气阀,使氮气通入液体下方,加入酯催化剂对甲苯磺酸1.6g,升温至110℃之间开始滴加N-甲基二异丙醇胺98g,滴加完毕后,升温至150℃下,恒温反应1小时,再加入60g聚乙二醇600,升温至180℃下恒温反应6小时,然后降温,降温至75℃时,加入62g硫酸二乙酯进行反应3小时,反应结束。冷却至60℃以下,加入15g乳化剂AEO-3和30g冰醋酸,搅拌均匀,出料包装,即制备好一种纺织用非硅型亲水性柔软剂。
实施案例3:
将300g硬脂酸投入四口烧瓶中,开动搅拌加热,在75℃附近待其完全融化后,打开氮气阀,使氮气通入液体下方,加入酯催化剂对甲苯磺酸0.9g,升温至100℃之间开始滴加N-甲基二乙醇胺106g,滴加完毕后,升温至150℃下,恒温反应1小时,再加入40g聚丙二醇400,升温至200℃下恒温反应6小时,然后降温,降温至75℃时,加入58g碳酸二甲酯进行反应4小时,反应结束。冷却至60℃以下,加入40g乳化剂AEO-9和15g冰醋酸,搅拌均匀,出料包装,即制备好一种纺织用非硅型亲水性柔软剂。
实施案例4:
将300g硬脂酸投入四口烧瓶中,开动搅拌加热,在75℃附近待其完全融化后,打开氮气阀,使氮气通入液体下方,加入酯催化剂对甲苯磺酸1.2g,升温至110℃之间开始滴加N-甲基二乙醇胺112g,滴加完毕后,升温至150℃下,恒温反应1小时,再加入60g聚丙二醇600,升温至190℃下恒温反应6小时,然后降温,降温至75℃时,加入42g硫酸二甲酯进行反应4小时,反应结束。冷却至60℃以下,加入30g乳化剂AEO-7和28g冰醋酸,搅拌均匀,出料包装,即制备好一种纺织用非硅型亲水性柔软剂。
一、物理特性测试
对通过本发明实施例制得纺织用非硅型亲水柔软剂,物理特性测试结果如表1所述:
表1非硅型亲水柔软剂的物理特性测试结果
Figure BDA0002211880540000091
有上表可知,通过本发明制备出来的非硅型亲水柔软剂的外观呈淡黄色粘稠物,为弱阳离子性表面活性剂,pH值在4-5范围,活性含量为95-97%,是一种无毒无腐蚀无刺激性气味的柔软剂,该种非硅型亲水柔软剂的物理特性基本与预期指标相符,是一种可用于纺织品加工和纺织品日常洗护整理的柔软剂,安全性高,具有良好的应用前景。
二、柔软剂应用性能测试
将上述实施案例1、2、3、4所制得的非硅型亲水性柔软剂和从市面上采购的两款柔软剂进行测试。
分别用热水稀释到柔软剂含量为10%的乳液,对其柔软性能、白度、色变及亲水性能进行测试:
1、柔软性能评价方法
分别采用全棉针织双面布、全棉漂白机织布、浅蓝色全棉机织布进行测试。
浸渍工艺:配制工作液(浴比为1:10)→40℃浸渍20分钟→脱水→定型(160℃×100s)→回潮评价。
手感评价:对全棉针织双面布的手感进行评定,采用传统的手触摸法进行评价,将原布手感评定为1级,手感评定最好定位5级。由5人主观评定打分,取平均值,树值越大,表示手感越好。
2、白度、色光评价方法
浸渍工艺:配制工作液(浴比为1:10)→40℃浸渍20分钟→脱水→定型(160℃×100s)→用Datacolor测色仪进行测试
白度、色光测试:对全棉漂白机织布、浅蓝色全棉机织布进行测试,以处理前的布样为标样,处理后的布样为测试样,在Datacolor测色仪上进行测试。用GS、△W来表示柔软剂的色变和黄变性能,GS表示色变值,其值越大,色变越小,△W表示织物处理后与处理前的白度差值,其绝对值越大,白度变化越大,即黄变越大。
3、亲水性能评价方法
对全棉针织双面布的亲水性进行测试,将水滴滴加在整理后的织物上,测定水珠在织物上完全铺展开的时间。
4、测试结果
应用性能测试结果如表2:
表2柔软剂样品的应用性能
柔软剂名称 手感 黄变值(△W) 色变等级(GS) 亲水性能
柔软剂1 3~4 0.85 4.24 ~20s
柔软剂2 4~5 2.86 4.13 >60s
实施例1 4~5 0.83 4.35 1~2s
实施例2 4 0.86 4.27 1~2s
实施例3 4 0.84 4.42 <1s
实施例4 5 0.87 4.39 <3s
其中,柔软剂1为市售的非离子表面活性剂柔软剂;柔软剂2为市售的阳离子表面活性剂型柔软剂。
从上表2可以看出,织物经过采用本发明制备方法所制备出来的非硅型亲水性柔软剂处理后,具备有优异的手感,白度较好,不容易色变,色牢度强,具有良好的抗黄变的效果,同时还具有极佳的亲水性。
综上所述,本发明提供一种非硅型亲水性柔软剂及其制备方法,先将硬脂酸与N-甲基二元醇胺发生酯化反应,合成带氨基的长碳链酯胺,赋予纺织物的顺滑、柔软的手感,同时保证了其亲水性;再加入聚醚二元醇,缩合生成带有亲水链段的聚酯聚醚链段的聚合物,使亲水性得到提高,聚合物在织物上形成分子通道,提高织物的抗静电性能,再进行季铵化反应,进一步提高了织物亲水性、渗透性和抗黄变特性。采用本发明的制备方法,可以得到一种亲水性能和柔软性能好,且抗静电、色牢性能、抗黄效果好的非硅型亲水性柔软剂,可以用作纺织物的整理剂,提高纺织物的品质。
应当理解的是,本发明的应用不限于上述的举例,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种非硅型亲水性柔软剂的制备方法,其特征在于,包括步骤:
将硬脂酸、N-甲基二元醇胺以及酯催化剂混合,反应得到初始产物;
向所述初始产物中加入聚醚二元醇,反应生成聚合物;
向所述聚合物中加入季铵化试剂,反应得到所述非硅型亲水性柔软剂。
2.根据权利要求1所述非硅型亲水性柔软剂制备方法,其特征在于,所述N-甲基二元醇胺为N-甲基二乙醇胺和N-甲基二异丙醇胺中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述非硅型亲水性柔软剂制备方法,其特征在于,所述硬脂酸和所述N-甲基二元醇胺的摩尔比为1-1.6:1。
4.根据权利要求1所述非硅型亲水性柔软剂制备方法,其特征在于,所述聚醚二元醇为聚乙二醇400、聚乙二醇600、聚丙二醇400和聚丙二醇600中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述非硅型亲水性柔软剂制备方法,其特征在于,所述季铵化试剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、硫酸二甲酯和硫酸二乙酯中的一种。
6.根据权利要求1所述非硅型亲水性柔软剂制备方法,其特征在于,所述季铵化试剂和所述N-甲基二元醇胺的摩尔比为0.3-0.6:1。
7.根据权利要求1所述非硅型亲水性柔软剂制备方法,其特征在于,所述将硬脂酸、N-甲基二元醇胺以及酯催化剂混合,反应得到初始产物的步骤包括:
在惰性氛围下,将硬脂酸、酯催化剂、N-甲基二元醇胺混合,使硬脂酸和N-甲基二元醇发生酯化反应,得到初始产物。
8.一种非硅亲水性柔软剂,其特征在于,采用如权利要求1-7所述的制备方法制备而成。
9.一种非硅亲水性柔软剂的应用,其特征在于,将权利要求8所述的非硅亲水性柔软剂或权利要求1-7任一制备方法制得的非硅亲水性柔软剂用于纺织物的整理。
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