CN1804199A - 聚醚胺改性硅烷溶胶、制备方法和用途 - Google Patents

聚醚胺改性硅烷溶胶、制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚醚胺改性γ－(2，3－环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷溶胶、制备方法和用途。系采用γ－(2，3－环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷和聚醚胺反应得到聚醚胺改性γ－(2，3－环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷的前驱体；然后反应产物再与酸、醇和水反应获得。可用于对羊毛织物的柔软防毡缩整理剂。采用低温固化工艺，结合轧－烘－焙操作过程，赋予了羊毛织物良好的手感及优异的耐洗和防毡缩效果。

Description

聚醚胺改性硅烷溶胶、制备方法和用途
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及到的织物为含有羊毛成分的混纺毛织物和全毛织物，涉及的方法为运用溶胶-凝胶法对上述织物的柔软耐洗的低温防毡缩整理，是一种聚醚胺改性硅烷溶胶对羊毛织物的柔软防毡缩整理。
背景技术
随着人们消费水平的不断提高和日常生活工作节奏的加快，尽快解决毛织物的毡缩问题，使之具有机可洗的防毡缩性，早已成为国际上纺织品研究领域的重要课题。
目前的工业化防毡缩工艺常用的方法主要有两种：一种是传统的氯化法羊毛防毡缩加工工艺，加工的过程中可释放出吸附的有机卤化物(即AOX值)，不符合清洁生产要求。第二种是采用非氯的高聚物方法，如聚氨酯涂层对羊毛防毡缩整理，这种方法由于使羊毛面料手感发硬，而不被市场所接受。利用有机改性的金属醇盐制备的溶胶，在一定条件下经缩合可形成凝胶、再经烘干最后在羊毛纤维表面形成牢固的透明多孔氧化物薄膜，从而达到良好的防毡缩效果，但这种金属醇盐制备的溶胶处理后的羊毛织物手感仍较硬，并且由于焙烘温度过高，造成羊毛织物一定的损伤。
为此，溶胶凝胶法羊毛防毡缩整理过程中，如何解决手感较硬的问题，在保证防毡缩效果的同时，如何还能提高织物耐洗性的研究显得尤为重要，为此，根据羊毛防毡缩原理，拟设计一类聚醚胺改性的有机硅醇盐，来制备相应的稳定溶胶，从而对羊毛织物进行良好的柔软耐洗的防毡缩整理加工。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚醚胺改性硅烷溶胶。
本发明的目的还提供一种上述聚醚胺改性硅烷溶胶的制备方法。
本发明的另一目的是提供一种上述聚醚胺改性硅烷溶胶的用途，用于对羊毛织物的柔软防毡缩整理。
本发明通过合成聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷前驱体，及制备相应的稳定溶胶，并通过对羊毛织物的防毡缩整理，使其产生优异的耐洗柔软防毡缩效果，从而降低溶胶处理羊毛织物手感板硬的不足，并且通过降低烘干和焙烘温度，使改性溶胶在低温下固化成膜，以期降低羊毛织物的加工损伤。
本发明的聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷具有如下的结构式：
Figure A20051011171100051
其中n＝2.2～33，分子量在440-2500之间。
本发明的方法如下所述：
(1)合成不同分子量的聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的系列前驱体：在60-90℃时，将γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)和聚醚胺反应1～5小时得到聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的系列前驱体。最好在0.5-1小时内滴加到聚醚胺中，在滴加过程中保持聚醚胺溶液在60-90℃加热条件下搅拌均匀，滴加完毕后，在相同条件下继续搅拌1.5-2.5小时后，得到聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的系列前驱体。所述的聚醚胺与γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)的摩尔比为1.05-3之间。
这种分子的结构中带有γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷及聚醚胺。分子一端是三甲氧基硅烷，水解后加热会形成网状结构而赋予羊毛防毡缩性；而分子另一端带有氨基，可以与羊毛上的羧基、羟基和巯基发生共价键和氢键结合，再加上分子间范德华力的作用，从而使织物整理效果的耐久性得到提高；同时分子中还含有一定长度的聚丙二醇链，结果使单独使用有机硅醇盐制备的溶胶，整理后的织物柔软度大幅度提高；此外，这种结构化合物制备的溶胶，经实验发现，其成膜温度大大降低。
上述的聚醚胺原料的分子量在230-2000之间，端基为双氨基或三氨基化合物，聚合度为2.2-33之间，γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为100％纯原料。
(2)聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷溶胶的制备(稳定存放半年以上)：将改性后的上述硅烷前驱体与醇滴加到水(或含醇的水)中，室温搅拌条件下1-2小时内滴加完毕，然后再搅拌0.5-2小时，用酸调整pH到酸性，陈化数小时后，得到透明的改性稳定溶胶。改性前驱体、酸、醇和水的体积百分比为：改性前驱体5-40％、酸0.1-0.3％、醇10-20％、水50-80％。
所述的酸为有机酸，如醋酸等。所述的醇是C1-4的醇。
溶胶含有以下两种结构化合物的混合物：
Figure A20051011171100061
其中(2)是改性硅烷的水解产物，而(3)是改性硅烷的缩合产物，n＝2.2～33，溶胶中化合物(2)的含量大于50％，小于90％；化合物(3)含量小于50％，大于10％。
本发明的聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷溶胶是一种对羊毛织物的柔软防毡缩整理剂。采用所述的改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷溶胶整理剂，将羊毛织物通过常用的两浸两轧(压力2-3Kg/cm2)→烘干→中和水洗→二次烘干。配制的溶胶产品的浓度体积百分比在5-40％范围内，烘干是在鼓风烘箱或热定型机中松弛烘干，第一次烘干温度在70-110℃，5-15分钟，然后水洗中和，再次烘干。可以赋予了羊毛织物良好的手感及优异的耐洗和防毡缩效果。
本发明具有如下的优点：
(1)利用聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷制备出一种新型的有机硅醇盐。
(2)解决了溶胶凝胶法羊毛防毡缩整理焙烘温度过高，降低羊毛强力的问题。
(3)聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷溶胶结构中柔软链段的存在，降低了织物经焙烘后，手感板硬粗糙的缺点，提高了织物的柔软性。
(4)改性溶胶与羊毛间的共价键合和在羊毛上形成的网状交联结构，使处理后羊毛织物的耐洗性和防毡缩性大大提高。
(5)用该溶胶处理羊毛织物，制备和整理操作过程中无甲醛及其他有毒化学物质释放，为新型的绿色环保型羊毛柔软防毡缩整理剂。
附图说明
图1是本发明的聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的红外光谱图。
具体实施方式
                          实施例1
聚醚胺(分子量400)改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的制备。
在80℃时，将29.5克γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷在0.5小时内滴加到分子量为400的聚醚胺52.46克中，在滴加过程中保持聚醚胺溶液在80℃加热条件下搅拌均匀，滴加完毕后，在相同条件下继续搅拌2小时后，得到聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的前驱体。
                         实施例2
聚醚胺(分子量2000)改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的制备。
在85℃时，将20克γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷在1小时内滴加到分子量为2000的177.9克聚醚胺中，在滴加过程中保持聚醚胺溶液在85℃加热条件下搅拌均匀，滴加完毕后，在相同条件下继续搅拌1.5小时后，得到聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的前驱体。
                         实施例3
(1)溶胶的制备
将含有40ml水和40ml C1-4醇的醇水溶液滴加到20ml实施例1中的聚醚胺改性前驱体溶液中，在常温搅拌条件下1小时内滴加完毕，然后继续搅拌1小时，调整pH为3-4，放置陈化几小时后，得到透明的稳定溶胶，水解产物含量大于50％。
(2)防毡缩整理
将全毛华达呢在上述溶胶整理液中两浸两轧，压力为3Kg/cm2然后在烘箱中80℃烘干10分钟，水洗中和后二次烘干。
(3)防毡缩效果测试
参照IWS TM NO.31测试标准及方法，毡缩率可达到1-2％以内。
(4)柔软效果的测评
以主观评价为主，布面柔软效果有一定的改善。
                         实施例4
(1)溶胶的制备
将含有60ml水和20ml C1-4醇的醇水溶液滴加到20ml实施例2聚醚胺改性前驱体溶液中，在常温搅拌条件下0.5小时内滴加完毕，然后继续搅拌1小时，调整pH为3-4，放置陈化几小时，得到透明的稳定溶胶，水解产物含量大于50％。
(2)防毡缩整理
将全毛华达呢在上述溶胶整理液中两浸两轧，压力为3Kg/cm2然后在烘箱中80℃烘干5分钟，再在120℃条件下焙烘5分钟，水洗中和后烘干。
(3)防毡缩效果测试
参照IWS TM NO.31测试标准及方法，毡缩率可达到1-2.5％以内。
(4)柔软效果的测评
以主观评价为主，布面柔软效果有一定的改善。
                        实施例5
(1)溶胶的制备
将含有60ml水和10ml C1-4醇的醇水溶液滴加到含有10ml C1-4醇的30ml实施例2聚醚胺改性前驱体混合溶液中，在常温搅拌条件下0.5小时滴加完毕，然后继续搅拌1小时，调整pH为3-4，放置陈化几个小时，得到透明的稳定溶胶，水解产物含量大于50％。
(2)防毡缩整理
将全毛华达呢在上述溶胶整理液中两浸两轧，压力为3Kg/cm2，然后在烘箱中80℃烘干5分钟，再在120℃条件下焙烘5分钟，水洗中和后烘干。
(3)防毡缩效果测试
参照I.W.S TM NO.31测试标准及方法，毡缩率可达到1-2.5％以内。
(4)柔软效果的测评
以主观评价为主，布面柔软效果有一定的改善。

Claims (5)

1，一种聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷溶胶，其特征是含有如下的结构式的混合物：
Figure A2005101117110002C1
其中n＝2.2～33，水解产物即化合物(2)的含量大于50％，小于90％；化合物(3)含量小于50％，大于10％。
2，一种如权利要求1所述的聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷溶胶的制备方法，其特征是采用如下方法制得：
(1)在60-90℃时，将γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷和聚醚胺反应1～5小时得到聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的前驱体；所述的聚醚胺与γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1.05-3；
上述的聚醚胺分子量为230-2000，聚合度为2.2-33之间；
(2)聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷溶胶的制备(稳定存放半年以上)：将上述(1)改性后的聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷前驱体与C1-4醇在水溶剂中和室温下反应1-5小时，用酸调整pH到3-4，陈化0.5～5小时，得到透明的溶胶，化合物(2)的含量大于50％，小于90％；化合物(3)含量小于50％，大于10％。；改性前驱体、酸、醇和水的体积百分比为：改性前驱体5-40％、酸0.1-0.3％、醇10-20％、水50-80％；所述的酸为醋酸；所述的化合物(3)和水解产物如权利要求1所述。
3，如权利要求1所述的聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷溶胶的制备方法，其特征是所述的聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷具有如下的结构式：
Figure A2005101117110003C1
                                                         n＝2.2～33。
4，一种如权利要求1所述的聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷溶胶的用途，其特征是用于对羊毛织物的柔软防毡缩整理剂。
5，如权利要求4所述的聚醚胺改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷溶胶的用途，其特征是用于对羊毛织物的柔软防毡缩整理剂的方法，将羊毛织物在所述的改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅氧烷溶胶中通过常用的两浸两轧(压力2-3Kg/cm2)、烘干、水洗、再次烘干；所述的溶胶浓度为体积百分比5-40％，所述的烘干是在鼓风烘箱或热定型机中松弛烘干，第一次烘干温度在70-110℃，5-15分钟。
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