CN115110315A - 一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂及其制备方法 - Google Patents

一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂及其制备方法。现有的封闭型异氰酸酯交联剂主要以石化衍生而来，在碳达峰、碳中和的大环境下，生物基的交联剂替代品将为交联剂相关应用提供绿色低碳的选择。本发明选用生物基的异氰酸酯，经过扩链后使用生物基的封闭剂进行封闭，然后使用生物基的乳化剂将乳化得到生物基的封闭型异氰酸酯交联剂。本发明的生物基交联剂可以应用于织物的后整理加工中，可显著提升织物功能整理的耐洗性，以防水整理为例，添加了本发明的交联剂可使织物洗后防水等级提升。

Description

一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织用水性封闭型异氰酸酯交联剂技术领域，特别是涉及一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂及其制备方法。
背景技术
纺织品需要通过后整理赋予织物特殊功能，如防水防油、抗菌抗病毒、吸湿速干、抗皱、抗紫外线等。而具有这些特殊功能的织物经过洗涤后会有不同程度的损耗，为了提升这些特殊功能的耐洗性，需要使用交联剂来提升特殊功能整理剂与织物纤维之间的连接牢度。水性的封闭型异氰酸酯交联剂在常温下能够稳定储存，在织物高温整理时交联剂解封从而释放活泼的异氰酸酯基团，与织物纤维和功能助剂发生交联反应，可大大提升织物特殊功能的耐洗性。目前公开的专利所述的交联剂都是基于石化衍生的化合物，仍然没有一种绿色低碳的替代方案。在绿色化学的趋势下，生物基的水性交联剂亟待开发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂及其制备方法，此交联剂可提升织物纤维与防水剂的粘连牢度，而且所用的所有原料为生物基原料，低碳环保，以克服现有技术的不足。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂，各组分及质量百分比如下：封闭型异氰酸酯25-30％，去离子水70-75％；
封闭型异氰酸酯由生物基多异氰酸酯、生物基扩链剂、生物基封闭剂反应制得；
封闭的异氰酸酯基的摩尔比为50―100％；
生物基扩链剂为生物基小分子多元醇，选自甘油、阿糖醇、木糖醇、赤藓醇、山梨糖醇、甘露醇、麦芽糖醇、乳糖醇的一种或多种混合物，其中生物基扩链剂占异氰酸酯基的摩尔比为0―50％。
生物基多异氰酸酯选自生物基的五亚甲基二异氰酸酯和五亚甲基二异氰酸酯三聚体的一种或多种；生物基的封闭剂采用碳酸甘油酯、糠醇、四氢糠醇的一种或多种。
封闭的异氰酸酯基的摩尔比为80―100％，生物基扩链剂占异氰酸酯基的摩尔比为0―20％。
合成路线为多异氰酸酯首先与生物基小分子多元醇反应，随后使用生物基封闭剂进行封端，最后使用去离子水和生物基乳化剂在高速分散机下乳化得到水性封闭型异氰酸酯交联剂。
生物基乳化剂采用浙江皇马科技的BY-32和卡德莱的GX-5167。
本发明的有益效果是：
1.提供绿色低碳的生物基封闭型交联剂；
2.由于NCO密度的提升，与其他交联剂相比，在同有效含量的情况下，交联性能更好。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：
在装有搅拌器、滴液漏斗、温度计、氮气保护装置的1L四口烧瓶中加入168g五亚甲基二异氰酸酯三聚体，然后将118g碳酸甘油酯缓慢滴加至反应瓶中，于30min内滴加完毕。升温并保持温度在75℃。在3h后用红外检测NCO为0。在上述反应物中加入12.0g蓖麻油聚氧乙烯醚BY-32和8.0g腰果壳油聚氧乙烯醚GX-5167，搅拌10min。将混合物使用高速分散机在3000rpm下加入714g去离子水乳化，得到固含量为30％的生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂。
实施例2：
在装有搅拌器、滴液漏斗、温度计、氮气保护装置的1L四口烧瓶中加入168g五亚甲基二异氰酸酯三聚体，然后将98.1g糠醇缓慢滴加至反应瓶中，于30min内滴加完毕。升温并保持温度在75℃。在3h后用红外检测NCO为0。在上述反应物中加入11.2g蓖麻油聚氧乙烯醚BY-32和7.5g腰果壳油聚氧乙烯醚GX-5167，搅拌10min。将混合物使用高速分散机在3000rpm下加入664g去离子水乳化，得到固含量为30％的生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂。
实施例3：
在装有搅拌器、滴液漏斗、温度计、氮气保护装置的1L四口烧瓶中加入168g五亚甲基二异氰酸酯三聚体，然后将102.1g四氢糠醇缓慢滴加至反应瓶中，于30min内滴加完毕。升温并保持温度在75℃。在3h后用红外检测NCO为0。在上述反应物中加入11.4g蓖麻油聚氧乙烯醚BY-32和7.5g腰果壳油聚氧乙烯醚GX-5167，搅拌10min。将混合物使用高速分散机在3000rpm下加入674g去离子水乳化，得到固含量为30％的生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂。
实施例4：
在装有搅拌器、滴液漏斗、温度计、氮气保护装置的1L四口烧瓶中加入154.2g五亚甲基二异氰酸酯和12.21g赤藓醇，在50℃下进行搅拌1h，滴定测得NCO到达理论值。然后将188.9g碳酸甘油酯缓慢滴加至反应瓶中，于30min内滴加完毕。升温并保持温度在75℃。在3h后用红外检测NCO为0。在上述反应物中加入16.20g蓖麻油聚氧乙烯醚BY-32和8.66g腰果壳油聚氧乙烯醚GX-5167，搅拌10min。将混合物使用高速分散机在3000rpm下加入762g去离子水乳化，得到固含量为30％的生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂。
实施例5-24
使用表1所示的配方，根据实施例4的实验步骤合成，得到类似的生物基交联剂。
表1
Figure BDA0003779429370000041
Figure BDA0003779429370000051
测试方法：
试验材料：290T蓝色涤塔夫、300T绿色尼丝纺、灰色纯棉纱卡
试验处方：60g/L无氟防水剂DM-3698+15g/L交联剂
试验工艺：一浸一轧(压力2kg/cm2，5r/min)，烘干定型(涤纶和尼丝纺在170℃下定型60秒，棉在160℃下定型90秒)，对比初始防水效果。
拨水性与耐洗性测试：参照美国纺织品染化师协会AATCC 22-2017拒水性能测试-喷淋法，并表示为测试纤维基底的“沾水等级”。沾水等级通过将250毫升水从15厘米高度喷淋在纤维上。润湿图案使用0至100分来从视觉上进行评级，其中0分表示完全润湿，而100分表示完全不润湿。整理后测量纤维的初始沾水等级，并在将纤维洗涤10或20次之后测量洗后沾水等级来评价耐洗性。洗涤参照GB/T 8629-2017纺织品试验用家庭洗涤(4N)和干燥程序(烘干温度：60℃)。
防水度：
Figure BDA0003779429370000052
Figure BDA0003779429370000061
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员应当理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同替换所限定，在未经创造性劳动所作的改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂，其特征在于，各组分及质量百分比如下：封闭型异氰酸酯25-30%，去离子水70-75%；
封闭型异氰酸酯由生物基多异氰酸酯、生物基扩链剂、生物基封闭剂反应制得；
封闭的异氰酸酯基的摩尔比为50―100%；
生物基扩链剂为生物基小分子多元醇，选自甘油、阿糖醇、木糖醇、赤藓醇、山梨糖醇、甘露醇、麦芽糖醇、乳糖醇的一种或多种混合物，其中生物基扩链剂占异氰酸酯基的摩尔比为0―50%。
2.根据权利要求1所述的一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂，其特征在于：生物基多异氰酸酯选自生物基的五亚甲基二异氰酸酯和五亚甲基二异氰酸酯三聚体的一种或多种；生物基的封闭剂采用碳酸甘油酯、糠醇、四氢糠醇的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂，其特征在于：封闭的异氰酸酯基的摩尔比为80―100%，生物基扩链剂占异氰酸酯基的摩尔比为0―20%。
4.根据权利要求2所述的一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂的制备方法，其特征在于：合成路线为多异氰酸酯首先与生物基小分子多元醇反应，随后使用生物基封闭剂进行封端，最后使用去离子水和生物基乳化剂在高速分散机下乳化得到水性封闭型异氰酸酯交联剂。
5.根据权利要求4所述的一种生物基水性封闭型异氰酸酯交联剂的制备方法，其特征在于：生物基乳化剂采用BY-32和GX-5167。
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