CN1138887C - 用于织物整理的水分散体 - Google Patents
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Abstract
一种水分散体,包含:作为组分A)的在分子中含两个或多个封端异氰酸酯基团的化合物,以及作为组分B)的通过使双环氧化合物与二胺或多胺反应和随后使得到的反应产物与酸反应得到的化合物,以及如果存在的作为组分C)的一种分散剂,该水分散体适用与含氟低聚物或共聚物一起使用,用于纤维材料的防油、防水和防污整理。
Description
本发明涉及包含分子中具有封端异氰酸酯基团的化合物的水分散体,涉及制备此类分散体的方法,并涉及该分散体处理纤维材料的用途。
包含具有封端异氰酸酯基团的化合物的水分散体是已知的,并在例如EP-A 196 309、EP-A 262 069、EP-A 537 578和EP-A 872 503中有述。在纤维材料的防油和防水整理方面,也已知的是具有封端异氰酸酯基团的化合物作为补充剂与含有全氟烷基的聚合物一起使用,以便增强后者的作用。这一应用例如在EP-A 196 309、EP-A 537 578和EP-A 872 503中有述。
现有技术的含有具有封端异氰酸酯基团的化合物的水分散体的缺点是,当其与含有全氟烷基的聚合物一起使用以便在纤维素类纤维材料上得到防油和防水整理时,它们特别是在后续的洗涤和干洗操作的效果持久性方面往往产生不是最佳的效果。
本发明的一个目的是提供水分散体,其包含分子中具有封端异氰酸酯基团的化合物,该化合物与含有全氟烷基的聚合物一起使用,在纤维素类纤维材料特别是棉上使得防油和防水整理的效果很好且最持久。
该目的已经由一种水分散体实现,该水分散体包含至少两种组分A)和B),组分A)是分子中含有两个或多个封端异氰酸酯基团的化合物,其中组分B)是可通过下面获得的产物:使式(I)的双环氧化合物
G-O-(L-O)y-G (I)或式(I)的化合物的混合物与式(II)的二胺或多胺
H2N-(CjH2jNH)z-H (II)或式(II)的化合物的混合物以一定的比例反应,该比例使得所用缩水甘油基G与所用氨基的氢原子的摩尔比是2∶1~1∶4、优选1∶1~1∶2、特别优选1∶1~1∶1.1,接着使所得反应产物与一种酸以一定比例反应,该比例使得氮的摩尔数与酸的当量的比是1∶0.25~1∶2,上述基团和附标相互独立地具有下面的定义:
G=缩水甘油基(2,3-环氧-1-丙基)
L=式
的二价基团
E=1-18个碳原子的不间断或被一个或多个氧原子间断的二价芳族、脂族或芳脂族烃基;优选1-8碳原子的脂族基团或6-24个碳原子的芳族基团
c1和c2相互独立地=0或1
d=0或1
且c1、c2和d不同时是0,当v=1时
j=0或2-10
y=0或1
z=1-3;但是如果i=0,则z=1。
本发明的水分散体具有以下优点:
1.良好的机械和热稳定性
2.与即使相对少量的已知的含有全氟烷基的聚合物f其已经被用于织物整理)一起使用,在纤维素类纤维材料特别是棉上使得防油和防水整理的效果很好,包括洗涤和干洗操作后的持久性
3.当被用于织物整理时具有良好的渗化性能。
如一开始所述,适合用于本发明的水分散体的组分A)是已知的并例如(不声称完备)在上述参考文献中有述。封端的脂族、脂环族或芳族二、三或多异氰酸酯是合适的。适合于封端异氰酸酯基团的化合物对于熟练人员来说也是已知的。适合用作组分A)的化合物能够尤其例如通过一种或多种二或多异氰酸酯与一种或多种具有与异氰酸酯基团反应的官能团的化合物的联立反应或连续反应,和所剩游离异氰酸酯基团与已知的封端剂优选与酮肟(例子是丙酮肟或丁酮肟或其混合物)的后续反应而获得。另外的合适的封端剂在文献中有述。为所有合适的封端剂所共有的性能是,它们都导致异氰酸酯基团的可逆封端;即封端剂在室温下化学键联于异氰酸酯基团,而在升温下断裂。化合物A)的水分散体对于熟练人员来说也是已知的。
存在于本发明的水分散体中的组分B)本身也是已知的。它们可通过下面获得:使式(I)的双环氧化合物
G-O-(L-O)y-G (I)或式(I)的化合物的混合物与式(II)的二胺或多胺
H2N-(CjH2jNH)z-H (II)或式(II)的化合物的混合物以一定的比例在冷却下反应,接着使所得反应产物与一种酸以一定比例反应,所示的基团和附标具有所述的定义。对于化合物B),优选其中所用双环氧化合物对应于式G-O-E-O-G;特别优选的是其中E是2-6个碳原子的二价脂族基团或6-18个碳原子的二价芳族基团、特别是基团p-C6H4-(CH3)C(CH3)-p-C6H4-的那些。也优选的是使用2-6个碳原子的二胺、特别是六亚甲基二胺制备的化合物B)。在化合物B)的制备中,所用的酸优选或是有机酸特别是乙酸,或是强无机酸例如硫酸、磷酸且特别是盐酸。然而,也能够使用其它酸。有利的是快速地加入酸。
本发明的分散体能够通过将化合物A)的分散体与化合物B)的溶液混合而获得。然而,优选的是通过借助于例如高速搅拌器一起分散组分A)和B)而制得的本发明的分散体;本发明的特别优选的分散体是分散操作之后接着通过均化作用被转变成精细分散体的那些。均化作用能够例如通过高压均化机(例如来自厂家Manton-Gaulin)在100~500巴、优选200~300巴的压力下进行。当分别分散或在所述的优选的共同分散操作情况下,组分A)优选以有机溶剂中的溶液形式被使用。合适的溶剂的例子是酯类、酮类、醇类、芳香烃类、乙二醇或丙二醇的一、二、三和四二醇类,也可以是其烷基醚类或酯类。不仅分散和如果需要的混合而且高压均化都能够在常温或升温下进行。过低的温度使它们带有产物从分散体中沉淀出来的危险;温度的上限由水/溶剂混合物的沸点确定。优选在20-40℃下操作;高压均化合宜地在冷却下进行。获得包含组分A)和B)的分散体之后,优选通过例如在或是大气压力或是减压下的蒸馏除去存在的所有有机溶剂。用该方法获得的无溶剂水分散体的特征在于,其具有不仅生态友好和高的闪点而且增强的稳定性的优点。
本发明的分散体包含有利的重量比为100∶2.5~100∶30、优选100∶5~100∶15的组分A)和B)。它们的水含量能够在一个宽范围内变化,并以制备条件、稳定性要求和它们要被使用的方法为根据。
本发明的分散体可能还包含一种或多种分散剂作为组分C)。非离子或阳离子分散剂是非常适合的,其例子是脂肪族醇、脂肪酸和脱水山梨糖醇酯的烷氧基化物、烷基聚苷、烷氧基化的和可能季化的胺类,和四烷基铵盐。特别合适的是式(III)或(IV)的阳离子或假阳离子(pseudocationic)分散剂
[R4 aR5 bNR6 (4-a-b)]pX (III)
R4R5N-CkH2k-NR4 2 (IV)所示的基团和附标相互独立地具有如下定义:
R4=(CmH2mO)t-R3
R3=氢或1-6个碳原子的线性或支化烷基
R5=8-24个碳原子的线性烷基或链烯基
R6=氢、甲基或乙基
a=0、1或2
b=1或2
k=2-6
m=2-4
p=价态为X
t=1-20,优选5-10
X=阴离子,优选R1COO-、CH3SO4 -、SO4 2-、卤离子、特别是Cl-。
如果组分A)和B)被共同分散,则组分C)优选同样在分散操作中被同时使用。
本发明的分散体包含有利的重量比为100∶1~100∶20、优选100∶1~100∶5的组分A)和C)。
除了组分A)、B)和如果存在的C)之外,本发明的分散体优选还包含一种含全氟烷基的低聚物、均聚物或共聚物作为组分D)。含有全氟烷基的低聚物、均聚物和共聚物对于熟练人员来说是已知的。可以提及的例子包括含有全氟烷基的丙烯酸聚合物和聚氨酯。合适的含有全氟烷基的共聚物也包括由其中一些不含氟的两种或多种单体形成的那些。优选的选择物是基于具有全氟烷基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的低聚物、均聚物和共聚物。非常合适的例子是由丙烯酸全氟烷基乙基酯、1,1-二氯乙烯和甲基丙烯酸十八烷酯以约4∶1∶1的单体重量比形成的共聚物。
包含组分A)、B)和如果存在的C)和D)的本发明的分散体,优选通过将含有组分A)、B)和可能的C)的分散体与含有组分D)和可能的C)和另外的组分的分散体混合而制得。组分B)也能够单独或与组分C)一起被用于组分D)的分散体的制备中。通过将包含组分A)、B)和如果存在的C)的无氟水分散体与包含组分B)、D)和如果存在的C)的水分散体混合而获得的分散体也非常适合作为本发明的分散体。
A=式-CnH2n-、-CnH2n-2-或-S(O2)-NR3-CmH2m-的线性或支化二价基团,硫原子与Rf相连
Rf=4-20个碳原子的全氟烷基
R1=氢或甲基
R2=1-24、优选4-24个碳原子的线性烷基或链烯基
R3=氢或优选1-6个碳原子的线性或支化烷基
m=2-4
n=1-4。
式(V)的单体也能够包含具有不同基团Rf的混合物。单体优选以20-99%∶1-30%∶0-20%的(V)∶(VI)∶(VII)重量比存在。
本发明的分散体包含有利的重量比为100∶40~100∶1500、优选100∶80~100∶250的组分A)和D)。
本发明的分散体非常适合于纤维材料的处理,特别是处理机织或针织织物片状结构。合适的材料包括天然和再生纤维素的纤维材料优选棉,和动物纤维优选羊毛,以及合成有机纤维的纤维材料例如聚酯纤维,及其混合物。如果需要,另外还可能使用适合于织物整理的其它产品,例如纤维素交联剂、手感柔软剂、硅氧烷弹性体和阻燃剂,优选通过向本发明的分散体中加入这些产品。适合于这些附加用途的产品对于熟练人员来说是已知的。可以提及的例子包括:作为纤维素交联剂的亚乙基脲衍生物,作为手感柔软剂的含有硅氧烷和/或改性聚乙烯的分散体,和用于阻燃整理的磷产品。包含组分A)、B)、如果存在的C)和D)的本发明的组合物优选适合用于纤维材料的防油、防水和防污整理。用本发明的分散体整理的纤维材料以良好的防油、防水和防污效果为特征,在洗涤和干洗操作后这些效果表现出良好的持久性,且在大量的实例中,这些效果能够通过在洗涤和干洗操作后熨平纤维材料而得到进一步的改进。
本发明的分散体能够通过熟练人员公知的常规方法例如轧染(面轧或浸轧)、上胶、喷雾、尽染技术等被施加于纤维材料上。特别优选使用浸轧机施加。要确定的合宜浓度能够容易地由熟练人员确定。用该方法处理的纤维材料用常规方法例如通过干燥得以完成。
下面通过实施例说明本发明。所有实施例使用同样的棉斜纹织物。在评价结果时,使用下述的试验方法。在试验进行之前,将整理的织物样品在20℃/65%相对湿度下贮存24小时。
根据AATCC 118-1997测定防油性。这里,测试由8种不同液态烃的润湿;该测试方法的评价标准包括1~8级,等级8是最好的(最大的排斥性)。
根据AATCC 22-1996(喷淋试验)和DIN 53888(Bundesmann防雨试验)测定防水性。在DIN试验中,用肉眼评价水珠效应(对于每一织物进行三次,即在喷淋1、5和10分钟后),给予等级从1(最差)~5(最好:水珠,没有润湿),之后测定用wt%表示的吸水率。喷淋试验也包括润湿的肉眼评价,等级标准范围从0~100(100=最好,即最低的润湿)。上述AATCC试验方法能够在“AATCC(American Association ofTextile Chemists and Colorists)Technical Manual”73卷,1998,第62-63和186-188页中找到。实施例1~4(非本发明的)组分A1的分散体的制备
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝器的四颈2升烧瓶中,将225g商业上惯用的基于三羟甲基丙烷和甲苯二异氰酸酯(乙酸乙酯中75%浓度的溶液)的反应产物的多异氰酸酯在室温下溶解于399g甲基异丁基酮中。在搅拌下在10分钟内将63.75g的丁酮肟加入到该溶液中。在该加入过程中,温度从24℃升高到约50℃。将混合物搅拌另外的15分钟,之后测试其游离NCO基团,结果是否定的。在一个玻璃烧杯中,由834g自来水、60g丙二醇、23.25g商业上惯用的季铵氯化物(聚氧乙烯十八烷基甲基氯化铵)和23.25g的MARLOWET 5401(烷基氧基烷基胺乙氧基化物的乙酸酯,来自Condea Chemie)形成均匀混合物。将在四颈烧瓶中得到的有机相搅拌加入该乳化剂水溶液中。使用高速搅拌器(Ultra-Turrax)在约5分钟内搅拌制备预制乳状液。反应混合物的pH是5.2。通过加入13.81g浓缩的(大约31%浓度)盐酸将pH调整到2.5。接着在大约300巴的工作压力下四次通过高压均化机(厂家:Manton-Gaulin)而将混合物均化。混合物的起始温度是24℃;第四次通过之后获得的分散体的最终温度是35℃。获得的分散体是白色的和粘滞的。
接着,通过在旋转式汽化器中在70℃浴温减压(270毫巴绝对压力)下的蒸馏从1000g所得分散体中除去溶剂和一些水。得到698g的具有24.9wt%干燥物质含量的水分散体,通过加入水将干燥物质含量调整到22.5wt%。所得分散体表现出良好的机械和热稳定性。组分D4的分散体的制备
在一个玻璃烧杯中,将实施例1-4中给定的30g季铵氯化物、200g二丙二醇、480g自来水、480g商业上惯用的丙烯酸全氟烷基乙基酯(6-12个碳原子的全氟烷基)、120g甲基丙烯酸十八烷基酯、4.8g正十二烷基硫醇(链长调节剂)和20g的N-(丁氧基甲基)甲基丙烯酰胺加热到45℃,并使用汽轮搅拌机(Turrax)搅拌2分钟,之后使用0.6g的31%盐酸将pH从7.2调整到2.8。得到外观为乳色到浑浊的良好预制乳状液。将所得分散体转移到高压釜中。
在一个玻璃烧杯中,在室温下将6.4g的Azo-Starter V50(2,2′-偶氮双(2-脒基丙烷)二氢氯化物,来自Transol)溶解于57.6g的自来水中,并将溶液加入到高压釜中。为了从高压釜中除去氧,通过使用真空并用氮气恢复压力彻底脱气七次。通过设定在76℃的浴将密闭的高压釜加热,并以200rpm搅拌该反应混合物。在约半小时后起始乳状分散体变得更加透明。同时,高压釜中的过压从起始的0巴升高到0.5巴,且内部温度在1小时后升高到68℃。在加热下搅拌反应混合物多于7小时,在此期间分散体的外观不再经受变化,但是高压釜中的过压升高到1.8巴。产物是1360g的微透明分散体,其具有干燥物质含量为45.4%,干燥物质中43%的氟相当于分散体中19.5%的氟含量。
组分D1~D3的分散体能够类似地制备。
用下述组分制备四种溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX FLC
6g/l的KNITTEX催化剂MO
10g/l的组分A1的分散体
组分D(其量如下)
KNITTEX FLC(来自Ciba Spezilitatenchemie Pfersee)是基于醚化二羟甲基二羟基亚乙基脲的纤维素交联剂,KNITTEX催化剂MO(来自Ciba Spezialittenchemie Pfersee)是交联催化剂。将这些产品都加入到溶液中以便使织物获得改进的皱褶性能。除了上面量化的组分,将溶液1-4中的每一个与确定量的含氟共聚物(组分D)的水分散体(含有至少一种乳化剂和可能的另外的助剂)掺混,使得每一溶液含有1.2g氟/l。加入下面的组分D:
实施例(溶液) | 组分D) | 共聚物 | 分散体中的氟含量 | 分散体的量 |
1 | D1 | 丙烯酸全氟烷基乙基酯、1,1-二氯乙烯和甲基丙烯酸十八烷基酯的共聚物,含有丙酮 | 6% | 20g/l |
2 | D2 | 丙烯酸全氟烷基乙基酯、1,1-二氯乙烯和甲基丙烯酸十八烷基酯的共聚物 | 6% | 20g/l |
3 | D3 | 丙烯酸全氟烷基乙基酯、1,1-二氯乙烯和甲基丙烯酸十八烷基酯的共聚物 | 20% | 6g/l |
4 | D4 | 丙烯酸全氟烷基乙基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯和N-丁氧基甲基-甲基丙烯酰胺的共聚物 | 19.5% | 6.15g/l |
使用浸轧机在室温下将用该方法获得的整理液施加于极白棉斜纹织物上,溶液加入量是基于物品重量的大约100%。然后在干燥箱中将织物在110℃下干燥10分钟,接着在150℃下缩合5分钟。洗涤和/或干洗后,将织物熨平。实施例1~4中整理的棉织物得到列于表1中的测试结果。
实施例1-4的分散体与本发明的分散体不同在于存在组分A)但是不存在组分B)。表1
实施例5~8(本发明的)组分B1的制备(水溶液)
实施例 | ||||
1 | 2 | 3 | 4 | |
起始数据防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应(1/5/10min.) | 38033%1/1/1 | 510026%3/1/1 | 610017%5/5/5 | 610015%5/5/4 |
5次洗涤后/60℃防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 17050%1/1/1 | 26043%1/1/1 | 47041%1/1/1 | 57034%1/1/1 |
用清洁增强器干洗1次后防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 37037%1/1/1 | 48027%2/1/1 | 510023%5/4/2 | 510018%5/3/2 |
将88 gARALDITGY 266(来自Ciba Specialty Chemicals Inc.的双酚A-二缩水甘油基醚)加入到1升三颈烧瓶中,之后通过使用真空并用氮气缓和真空来使烧瓶惰性化。然后加入235.6g异丙醇,并在搅拌下将混合物升温到29℃。而且,在搅拌下向混合物中缓慢加入31.5g的90%纯净熔融六亚甲基二胺,用冰浴冷却以确保内部温度不超过35℃。所有的六亚甲基二胺加入之后,持续搅拌直到溶液具有乳色带蓝色的外观。在进一步搅拌下,以一批加入26g的60%浓度乙酸并用520g水稀释整个混合物。组合物被加热到45℃,在水抽吸真空下通过蒸馏除去356.3g的异丙醇/水,同时温度缓慢地升高到55℃。冷却到30℃之后,pH为8.5,密度为1.037g/ccm。产物是含有约25%组分B1的低粘度浅蓝色水溶液。组分A1和组分B1的分散体的制备
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝器的四颈2升烧瓶中,将225g商业上惯用的基于三羟甲基丙烷和甲苯二异氰酸酯(乙酸乙酯中75%浓度的溶液)的反应产物的多异氰酸酯在室温下溶解于399g甲基异丁基酮中。在搅拌下在10分钟内将63.75g的丁酮肟加入到该溶液中。在该加入过程中,温度从24℃升高到约50℃。将混合物搅拌另外的15分钟,之后测试其游离NCO基团,结果是否定的。在一个玻璃烧杯中,由834g自来水、60g丙二醇、6g实施例1-4中所述的季铵氯化物和115.5g的组分B1的水溶液形成均匀混合物。在四颈烧瓶中得到的含有封端多异氰酸酯的有机相被搅拌加入到该乳化剂水溶液中。使用高速搅拌器(Ultra-Turrax)在约5分钟内搅拌制备预制乳状液。所得混合物的pH是5.2。通过加入13.81g浓缩的(大约31%浓度)盐酸将pH调整到2.5。接着在大约300巴的工作压力下四次通过高压均化机(厂家:Manton-Gaulin)而将混合物均化。混合物的起始温度是24℃;第四次通过之后获得的分散体的最终温度是35℃。获得的分散体是白色的和粘滞的。
接着,通过在旋转式汽化器中在70℃浴温减压(270毫巴绝对压力)下的蒸馏从1000g所得分散体中除去溶剂和一些水。得到648g的具有26.8wt%干燥物质含量的水分散体,通过加入水将干燥物质含量调整到22.5wt%。所得分散体表现出良好的机械和热稳定性。
用下述组分制备四种溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX FLC
6g/l的KNITTEX催化剂MO
10g/l的组分A1的分散体和组分B1的分散体
组分D(其量如下)
除了上面量化的组分,将实施例1-4中的每一溶液与确定量的含氟共聚物(组分D)的水分散体(含有至少一种乳化剂和可能的另外的助剂)掺混,使得每一溶液含有1.2g氟/l。加入下面的组分D(也被用于
实施例1-4):
实施例(溶液) | 组分D | 分散体中的氟含量 | 分散体的量 |
5 | D1 | 6% | 20g/l |
6 | D2 | 6% | 20g/l |
7 | D3 | 20% | 6g/l |
8 | D4 | 19.5% | 6.15g/l |
使用浸轧机在室温下将用该方法获得的整理液施加于极白棉斜纹织物上,溶液加入量是基于物品重量的大约100%。然后在干燥箱中将织物在110℃下干燥10分钟,接着在150℃下缩合5分钟。洗涤和/或干洗后,将织物熨平。实施例5~8中整理的棉织物得到列于表2中的测试结果。表2
实施例 | ||||
5 | 6 | 7 | 8 | |
起始数据防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应(1/5/10min.) | 510012%5/5/5 | 610011%5/5/5 | 61008%5/5/5 | 61009%5/5/5 |
5次洗涤后/60℃防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 48036%2/1/1 | 48033%2/1/1 | 59031%3/3/2 | 58036%3/1/1 |
用清洁增强器干洗1次后防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 510016%5/4/3 | 510011%5/5/4 | 510011%5/5/5 | 510010%5/5/5 |
本发明实施例5-8与非本发明实施例1-4相比,注意到,对于整理过的材料本身以及对于洗涤或干洗材料都明显地更好。实施例9~12(非本发明的)组分A2的分散体的制备(水溶液)
将187.5g的用丙酮肟(二甲苯/乙酸丁酯中60%浓度的溶液)封端的商业上惯用的环脂族多异氰酸酯溶解于93.75g甲基异丁基酮中。在一个玻璃烧杯中,由370g软化水、29g丙二醇和19g实施例1-4中所述的季铵氯化物形成均匀混合物。将封端多异氰酸酯的溶液搅拌加入到该乳化剂水溶液中。使用高速搅拌器(Ultra-Turrax)制备预制乳状液。反应混合物的pH是7.5。通过加入0.8g浓缩的(大约31%浓度)盐酸将pH调整到2.5。接着在大约300巴的工作压力下四次通过高压均化机(厂家:Manton-Gaulin)而将混合物均化。混合物的起始温度是25℃;第四次通过之后获得的分散体的最终温度是36℃。获得664g的分散体。
接着,将所得分散体在1升三颈烧瓶中在70℃浴温减压(370-200毫巴绝对压力)下经过蒸馏40分钟,在该过程中溶剂和一些水通过蒸馏被除去。得到452g的具有27.1wt%干燥物质含量的水分散体,通过加入水将干燥物质含量调整到22.5wt%。所得分散体表现出良好的机械和热稳定性。
用下述组分制备四种溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX FLC
6g/l的KNITTEX催化剂MO
10g/l的组分A2的分散体
组分D(其量如下)
除了上面量化的组分,将每一溶液与确定量的含氟共聚物(组分D)的水分散体(含有至少一种乳化剂和可能的另外的助剂)掺混,使得每一溶液含有1.2g氟/l。加入下面的组分D(也被用于实施例1-4):
实施例(溶液) | 组分D | 分散体中的氟含量 | 分散体的量 |
9 | D1 | 6% | 20g/l |
10 | D2 | 6% | 20g/l |
11 | D3 | 20% | 6g/l |
12 | D4 | 19.5% | 6.15g/l |
使用浸轧机在室温下将用该方法获得的整理液施加于极白棉斜纹织物上,溶液加入量是基于物品重量的大约100%。然后在干燥箱中将织物在110℃下干燥10分钟,接着在150℃下缩合5分钟。洗涤和/或干洗后,将织物熨平。实施例9~12中整理的棉织物得到列于表3中的测试结果。表3
实施例13~16(本发明的)组分A2和组分B1的分散体的制备
实施例 | ||||
9 | 10 | 11 | 12 | |
起始数据防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应(1/5/10min.) | 07041%1/1/1 | 48039%1/1/1 | 67033%1/1/1 | 610015%5/4/3 |
5次洗涤后/60℃防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 05056%1/1/1 | 06053%1/1/1 | 16046%1/1/1 | 57038%1/1/1 |
用清洁增强器干洗1次后防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 07043%1/1/1 | 28039%1/1/1 | 37043%1/1/1 | 59029%3/1/1 |
将187.5g的实施例9-12中所述的封端多异氰酸酯溶解于93.75g甲基异丁基酮中。在一个玻璃烧杯中,由370g软化水、29g丙二醇、55.8g的实施例5-8制备的组分B1的水溶液和2.9g实施例1-4中所述的季铵氯化物形成均匀混合物。将封端多异氰酸酯的溶液搅拌加入到该乳化剂水溶液中。使用高速搅拌器(Ultra-Turrax)制备预制乳状液。所得混合物的pH是7.1。通过加入1.5g浓缩的(大约31%浓度)盐酸将pH调整到2.5。接着在大约300巴的工作压力下四次通过高压均化机(厂家:Manton-Gaulin)而将混合物均化。混合物的起始温度是25℃;第四次通过之后获得的分散体的最终温度是36℃。获得694g的分散体。
接着,将所得分散体在1升三颈烧瓶中在70℃浴温减压(370-200毫巴绝对压力)下经过蒸馏40分钟,在该过程中溶剂和一些水通过蒸馏被除去。得到473g的具有25.7wt%干燥物质含量的水分散体,通过加入水将干燥物质含量调整到22.5wt%。所得分散体表现出良好的机械和热稳定性。
用下述组分制备四种溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX FLC
6g/l的KNITTEX催化剂MO
10g/l的组分A2的分散体和组分B1的分散体
组分D(其量如下)
除了上面量化的组分,将每一溶液与确定量的含氟共聚物(组分D)的水分散体(含有至少一种乳化剂和可能的另外的助剂)掺混,使得每一溶液含有1.2g氟/l。加入下面的组分D(也被用于实施例1-4):
实施例(溶液) | 组分D | 分散体中的氟含量 | 分散体的量 |
13 | D1 | 6% | 20g/l |
14 | D2 | 6% | 20g/l |
15 | D3 | 20% | 6g/l |
16 | D4 | 19.5% | 6.15g/l |
使用浸轧机在室温下将用该方法获得的整理液施加于极白棉斜纹织物上,溶液加入量是基于物品重量的大约100%。然后在干燥箱中将织物在110℃下干燥10分钟,接着在150℃下缩合5分钟。洗涤和/或干洗后,将织物熨平。实施例13~16中整理的棉织物得到列于表4中的测试结果。表4
实施例 | ||||
13 | 14 | 15 | 16 | |
起始数据防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应(1/5/10min.) | 61008%5/5/5 | 61008%5/5/5 | 61007%5/5/5 | 61007%5/5/5 |
5次洗涤后/60℃防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 58032%3/2/1 | 48031%2/1/1 | 59027%3/2/2 | 58029%2/1/1 |
用清洁增强器干洗1次后防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 510011%5/5/5 | 510017%5/4/2 | 510025%5/3/2 | 510028%3/1/1 |
在本发明的实施例13-16与非本发明的实施例9-12的比较中,注意到对于整理材料本身来说和对于洗涤或干洗材料来说,实施例13-16中获得的数值都明显较好。
实施例17~23研究了当使用不同组分A时本发明和非本发明的分散体的不同效果。向所用的每一溶液中加入6g/l的组分D3的分散体(也被用于实施例1-4中),使得每一溶液含有1.2g氟/l。
实施例17(本发明的)组分A2和组分B1的分散体的制备
制备如实施例13-16中的具有干燥物质含量为22.5wt%的分散体。
用下述组分制备溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX GM conc.
6g/l的KNITTEX催化剂MO
10g/l的组分A2的分散体和组分B1的分散体
6g/l的组分D3的分散体
KNITTEX GM conc.(来自Ciba Spezialittenchemie Pfersee)是基于二羟甲基二羟基亚乙基脲和醚化羟甲基化马来胺的纤维素交联剂。
实施例18(非本发明的)组分A2的分散体的制备
制备如实施例9-12中的分散体。
用下述组分制备溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX GM conc.
6g/l的KNITTEX催化剂MO
10g/l的组分A2的分散体
6g/l的组分D3的分散体
实施例19(本发明的)组分A3和组分B1的分散体的制备
将187.5g的用丁酮肟(二甲苯/乙酸丁酯中60%浓度的溶液)封端的商业上惯用的环脂族多异氰酸酯溶解于93.75g甲基异丁基酮中。在一个玻璃烧杯中,由370g软化水、29g丙二醇、55.8g的实施例5-8制备的组分B1的水溶液和2.9g实施例1-4中所述的季铵氯化物形成均匀混合物。将封端多异氰酸酯的溶液搅拌加入到该乳化剂水溶液中。使用高速搅拌器(Ultra-Turrax)制备预制乳状液。所得混合物的pH是7.2。通过加入6.8g浓缩的(大约31%浓度)盐酸将pH调整到2.5。接着在大约300巴的工作压力下四次通过高压均化机(厂家:Manton-Gaulin)而将混合物均化。混合物的起始温度是25℃;第四次通过之后获得的分散体的最终温度是36℃。获得704g的分散体。
接着,将所得分散体在1升三颈烧瓶中在70℃浴温减压(370-200毫巴绝对压力)下经过蒸馏40分钟,在该过程中溶剂和一些水通过蒸馏被除去。得到454g的具有27.3wt%干燥物质含量的水分散体,通过加入水将干燥物质含量调整到22.5wt%。所得分散体表现出良好的机械和热稳定性。
用下述组分制备溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX GM conc.
6g/l的KNITTEX催化剂MO
10g/l的组分A3的分散体和组分B1的分散体
6g/l的组分D3的分散体
实施例20(非本发明的)组分A3的分散体的制备
将187.5g的实施例19中所述的环脂族封端多异氰酸酯溶解于93.75g甲基异丁基酮中。在一个玻璃烧杯中,由370g软化水、29g丙二醇和19g实施例1-4中所述的季铵氯化物形成均匀混合物。将封端多异氰酸酯的溶液搅拌加入到该乳化剂水溶液中。使用高速搅拌器(Ultra-Turrax)制备预制乳状液。所得混合物的pH是8。通过加入1g浓缩的(大约31%浓度)盐酸将pH调整到2.5。接着在大约300巴的工作压力下四次通过高压均化机(厂家:Manton-Gaulin)而将混合物均化。混合物的起始温度是25℃;第四次通过之后获得的分散体的最终温度是36℃。获得680g的分散体。
接着,将所得分散体在1升三颈烧瓶中在70℃浴温减压(370-200毫巴绝对压力)下经过蒸馏40分钟,在该过程中溶剂和一些水通过蒸馏被除去。得到441g的具有28.5wt%干燥物质含量的水分散体,通过加入水将干燥物质含量调整到22.5wt%。所得分散体表现出良好的机械和热稳定性。
用下述组分制备溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX GM conc.
6g/l的KNITTEX催化剂MO
10g/l的组分A3的分散体
6g/l的组分D3的分散体
实施例21(本发明的)组分A4和组分B1的分散体的制备
将112.5g的用丁酮肟封端的商业上惯用的环脂族多异氰酸酯溶解于168.8g甲基异丁基酮中。在一个玻璃烧杯中,由370g软化水、29g丙二醇、55.8g的实施例5-8制备的组分B1的水溶液和2.9g实施例1-4中所述的季铵氯化物形成均匀混合物。将封端多异氰酸酯的溶液搅拌加入到该乳化剂水溶液中。使用高速搅拌器(Ultra-TurraX)制备预制乳状液。所得混合物的pH是7.2。通过加入7g浓缩的(大约31%浓度)盐酸将pH调整到2.5。接着在大约300巴的工作压力下四次通过高压均化机(厂家:Manton-Gaulin)而将混合物均化。混合物的起始温度是25℃;第四次通过之后获得的分散体的最终温度是36℃。获得687g的分散体。
接着,将所得分散体在1升三颈烧瓶中在70℃浴温减压(370-200毫巴绝对压力)下经过蒸馏40分钟,在该过程中溶剂和一些水通过蒸馏被除去。由于剧烈的起泡,最后在250毫巴下进行蒸馏。得到437g的具有26.6wt%干燥物质含量的水分散体,通过加入水将干燥物质含量调整到22.5wt%。所得分散体表现出良好的机械和热稳定性。
用下述组分制备溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX GM conc.
6g/l的KNITTEX催化剂MO
10g/l的组分A4的分散体和组分B1的分散体
6g/l的组分D3的分散体
实施例22(非本发明的)组分A4的分散体的制备
将112.5g的实施例21中所述的封端环脂族多异氰酸酯溶解于168.8g甲基异丁基酮中。在一个玻璃烧杯中,由370g软化水、29g丙二醇和19g实施例1-4中所述的季铵氯化物形成均匀混合物。将封端多异氰酸酯的溶液搅拌加入到该乳化剂水溶液中。使用高速搅拌器(Ultra-Turrax)制备预制乳状液。所得混合物的pH是8.1。通过加入0.7g浓缩的(大约31%浓度)盐酸将pH调整到2.5。接着在大约300巴的工作压力下四次通过高压均化机(厂家:Manton-Gaulin)而将混合物均化。混合物的起始温度是25℃;第四次通过之后获得的分散体的最终温度是36℃。获得664g的分散体。
接着,将所得分散体在1升三颈烧瓶中在70℃浴温减压(370-200毫巴绝对压力)下经过蒸馏40分钟,在该过程中溶剂和一些水通过蒸馏被除去。得到430g的具有26.7wt%干燥物质含量的水分散体,通过加入水将干燥物质含量调整到22.5wt%。所得分散体表现出良好的机械和热稳定性。
用下述组分制备溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX GM conc.
6g/l的KNITTEX催化剂MO
10g/l的组分A4的分散体
6g/l的组分D3的分散体
实施例23(本发明的)组分A1和组分B1的分散体的制备
如实施例5-8中制备具有干燥物质含量为22.5wt%的分散体。
用下述组分制备溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX GM conc.
6g/l的KNITTEX催化剂MO
10g/l的组分A1的分散体和组分B1的分散体
6g/l的组分D3的分散体
使用浸轧机在室温下将在实施例17-23中获得的整理液施加于极白棉斜纹织物上,溶液加入量是基于物品重量的大约100%。然后在干燥箱中将织物在110℃下干燥10分钟,接着在150℃下缩合5分钟。洗涤和/或干洗后,将织物熨平。实施例17~23中整理的棉织物得到列于表5中的测试结果。表5
实施例 | |||||||
17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | |
起始数据防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应(1/5/10min.) | 61006%5/5/5 | 57028%1/1/1 | 61007%5/5/5 | 67035%1/1/1 | 61007%5/5/5 | 68037%1/1/1 | 610010%5/5/5 |
5次洗涤后/60℃防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 69028%5/2/1 | 25042%1/1/1 | 69027%5/4/3 | 15049%1/1/1 | 69031%5/3/1 | 15048%1/1/1 | 69033%5/2/1 |
用清洁增强器干洗1次后防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 410037%2/1/1 | 25046%1/1/1 | 410032%5/1/1 | 05047%1/1/1 | 410030%5/1/1 | 05047%1/1/1 | 510012%5/5/5 |
在本发明的实施例17、19、21和23与非本发明的实施例18、20和22的比较中,注意到对于整理材料本身来说和对于洗涤或干洗材料来说,本发明的实施例所获得的数值都明显较好。实施例24-32(本发明的)
实施例24-32研究了氟代共聚物与包含组分A)和B)的本发明组合物的不同重量比的影响。按照类似于实施例7的方法用下述组分制备九种溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX FLC
6g/l的KNITTEX催化剂MO
由实施例5-8的包含组分A1和B1的分散体
组分D3
使用包含组分A1和B1的分散体的下述量(以溶液的g/l表示)和组分D3(也被用于实施例1-4)的分散体的相应的量:
实施例(溶液) | |||||||||
24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | |
组分D3 | 3 | 3 | 3 | 6 | 6 | 6 | 9 | 9 | 9 |
分散体A1/B1 | 1 | 3 | 6 | 1 | 3 | 6 | 1 | 3 | 6 |
使用浸轧机在室温下将用该方法获得的整理液施加于极白棉斜纹织物上,溶液加入量是基于物品重量的大约100%。然后在干燥箱中将织物在110℃下干燥10分钟,接着在150℃下缩合5分钟。洗涤和/或干洗后,将织物熨平。实施例24~32中整理的棉织物得到列于表6中的测试结果。表6
实施例33-37(本发明的)
实施例 | |||||||||
24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | |
起始数据防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应(1/5/10min.) | 28040%1/1/1 | 48030%2/1/1 | 410017%5/5/5 | 48029%1/1/1 | 510023%3/2/2 | 61009%5/5/5 | 58027%1/1/1 | 610020%5/3/2 | 61009%5/5/5 |
5次洗涤后/60℃防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 07048%1/1/1 | 27040%1/1/1 | 38037%5/2/1 | 25035%1/1/1 | 37032%4/1/1 | 49017%5/5/4 | 35037%1/1/1 | 58018%5/5/4 | 69012%5/5/5 |
用清洁增强器干洗1次后防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 07064%1/1/1 | 07054%1/1/1 | 19049%2/1/1 | 37046%1/1/1 | 38036%2/1/1 | 49030%5/5/3 | 37037%1/1/1 | 59028%2/1/1 | 69023%5/5/3 |
实施例33-37研究了本发明组合物中组分A)和组分B)和/或组分C)(分散剂)的不同重量比的影响。
实施例33组分A1和组分B1的分散体的制备
以类似于实施例5-8的方法,将商业上惯用的基于三羟甲基丙烷和甲苯异氰酸酯(乙酸乙酯中75%浓度的溶液)的反应产物的多异氰酸酯溶解于甲基异丁基酮中,并用丁酮肟封端,得到含有33.3%的组分A1的溶液。在一个玻璃烧杯中,由330g自来水、20g丙二醇、7.5g实施例1-4中所述的季铵氯化物、30g的组分B1的水溶液(如实施例5-8制备)和300g组分A1的溶液形成均匀混合物,并使用高速搅拌器(Ultra-Turrax)制备预制乳状液。所得混合物的pH是7.4。通过加入3.7g浓缩的(大约31%浓度)盐酸将pH调整到2.5。接着在大约300巴的工作压力下四次通过高压均化机(厂家:Manton-Gaulin)而将混合物均化。混合物的起始温度是25℃;第四次通过之后获得的分散体的最终温度是36℃。
接着,将所得分散体在1升三颈烧瓶中在70℃浴温减压(280-200毫巴绝对压力)下经过蒸馏45分钟,在该过程中溶剂和一些水被除去。得到373g的具有28.4wt%干燥物质含量的水分散体,通过加入水将干燥物质含量调整到22.5wt%。所得分散体表现出良好的机械和热稳定性。
实施例34-37组分A1和组分B1的分散体的制备
按照类似于实施例33的方法,只是使用如下的组分B)和C)的不同的量(用g表示)来制备分散体:
实施例33 | 实施例34 | 实施例35 | 实施例36 | 实施例37 | |
组分B1的溶液 | 30 | 80 | 60 | 50 | 60 |
实施例1-4中所述的季铵氯化物 | 7.5 | 0 | 0 | 2.5 | 5 |
在实施例34-37中,在分散体的制备中,根据由于较大量的组分B1的水溶液而引入的水的量,使用较少量的自来水。
用下述组分制备五种溶液:
2g/l的60wt%乙酸
20g/l的KNITTEX FLC
6g/l的KNITTEX催化剂MO
10g/l的组分A1的分散体和组分B1的分散体
6g/l的组分D3(也被用于实施例1-4中)
使用浸轧机在室温下将用该方法获得的整理液施加于极白棉斜纹织物上,溶液加入量是基于物品重量的大约100%。然后在干燥箱中将织物在110℃下干燥10分钟,接着在150℃下缩合5分钟。洗涤和/或干洗后,将织物熨平。实施例33~37中整理的棉织物得到列于表7中的测试结果。表7
实施例 | |||||
33 | 34 | 35 | 36 | 37 | |
起始数据防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应(1/5/10min.) | 610017%5/4/4 | 61008%5/5/5 | 61008%5/5/5 | 61008%5/5/5 | 610012%5/5/5 |
5次洗涤后/60℃防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 67036%1/1/1 | 69031%2/2/1 | 69022%3/3/3 | 69027%3/3/3 | 68028%2/1/1 |
用清洁增强器干洗1次后防油性喷淋法防水性试验吸水率水珠效应 | 39034%3/1/1 | 610018%4/4/3 | 610010%5/5/5 | 510013%5/5/4 | 59030%3/2/2 |
Claims (18)
1.一种水分散体,包含至少三种组分A)、B)和D),组分A)是分子中含有两个或多个封端异氰酸酯基团的化合物,其中组分B)是可通过下面获得的产物:使式(I)的双环氧化合物
G-O-(L-O)y-G (I)或式(I)的化合物的混合物与式(II)的二胺或多胺
H2N-(CjH2jNH)z-H (II)或式(II)的化合物的混合物以一定的比例反应,该比例使得所用缩水甘油基G与所用氨基的氢原子的摩尔比是2∶1~1∶4,接着使所得反应产物与一种酸以一定比例反应,该比例使得氮的摩尔数与酸的当量的比是1∶0.25~1∶2,上述基团和附标相互独立地具有下面的定义:
G=缩水甘油基(2,3-环氧-1-丙基)
L=式(CO)c1-Ed-(CO)c2的二价基团
E=1-18个碳原子的不间断或被一个或多个氧原子间断的二价芳族、脂族或芳脂族烃基;
c1和c2相互独立地=0或1
d=0或1
且c1、c2和d不同时是0,当y=1时
j=0或2-10
y=0或1
z=1-3;但是如果j=0,则z=1,
其中,组分D)是含有全氟烷基的低聚物、均聚物或共聚物,其中,该分散体包含重量比为100∶2.5-100∶30的组分A)和组分B)。
2.权利要求1的水分散体,其中组分A)的异氰酸酯基团已用酮肟或酮肟的混合物封端,优选用丙酮肟或丁酮肟封端。
3.权利要求1的水分散体,其中c1和c2=0和y=1。
4.权利要求1的水分散体,其中E是2-6个碳原子的脂族基团或6-18个碳原子的芳族基团。
5.权利要求1的水分散体,其中z=1且j=2-6。
6.权利要求1的水分散体,其中式(I)的双环氧化合物和式(II)的二胺或多胺的反应产物与酸的反应中所用的酸是有机酸或强无机酸。
7.权利要求1的水分散体,其中分散体可通过下面获得:共同分散组分A)和B),并任选均化所得分散体和把所得分散体与含有组分D)的分散体混合。
8.权利要求1的水分散体,其中分散体还包含一种或多种作为组分C)的分散剂。
9.权利要求8的水分散体,其中分散体包含至少一种非离子、阳离子或假阳离子分散剂。
10.权利要求9的水分散体,其中分散剂是具有式(III)或(IV)的化合物
[R4 aR5 bNR6 (4-a-b)]pX (III)
R4R5N-CkH2k-NR4 2 (IV)所示的基团和附标相互独立地具有如下定义:
R4=(CmH2mO)t-R3
R3=氢或1-6个碳原子的线性或支化烷基
R5=8-24个碳原子的线性烷基或链烯基
R6=氢、甲基或乙基
a=0、1或2
b=1或2
k=2-6
m=2-4
p=X的价态
t=1-20
X=阴离子。
11.权利要求8的水分散体,其中分散体包含重量比为100∶1~100∶20的组分A)和C)。
13.权利要求1的水分散体,其中分散体包含重量比为100∶40~100∶1500的组分A)和D)。
14.一种制备权利要求1的水分散体的方法,包括共同分散组分A)、B)和如果存在的C),并任选均化所得分散体和在均化后向分散体中加入含有全氟烷基的低聚物、均聚物或共聚物(组分D))。
15.权利要求14的方法,其中组分D)以水分散体形式加入。
16.权利要求1的水分散体用于处理纤维材料的用途。
17.权利要求16的用途,其中纤维材料包含天然或再生纤维素、动物纤维、合成有机纤维或其混合物。
18.权利要求17的用途,其中天然或再生纤维素包括棉,动物纤维包括羊毛。
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