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一种有机硅柔软剂及其制备方法.pdf

  • 上传人:罗明
  • 文档编号:5322191
  • 上传时间:2019-01-05
  • 格式:PDF
  • 页数:9
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201210019324.0

    申请日:

    2012.01.20

    公开号:

    CN103215816A

    公开日:

    2013.07.24

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情:

    授权|||实质审查的生效IPC(主分类):D06M 15/647申请日:20120120|||公开

    IPC分类号:

    D06M15/647; C08G81/00

    主分类号:

    D06M15/647

    申请人:

    中国中化股份有限公司; 沈阳化工研究院有限公司

    发明人:

    刘冬雪; 魏峰; 贾俊; 吴玉春; 李建华

    地址:

    100031 北京市西城区复兴门内大街28号

    优先权:

    专利代理机构:

    沈阳科苑专利商标代理有限公司 21002

    代理人:

    周秀梅;何薇

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    内容摘要

    本发明属于纺织后整理技术领域,涉及一种有机硅柔软剂,具有如通式I所示的结构:式中:m=10~400;n=1~99;a=5~100;R选自H、CH3、C2H5或苯基;R1选自H或CH3。通式I所示的有机硅柔软剂由端氨基硅油、端环氧基聚醚经过嵌段共聚而成,用于纺织品后整理,使织物具有柔软、耐洗、亲水、耐黄变等功能。

    权利要求书

    权利要求书
    1.   一种有机硅柔软剂,化合物结构如通式I所示:

    式中:
    m=10~400;n=1~99;a=5~100;
    R选自H、CH3、C2H5或苯基;
    R1选自H或CH3。

    2.   按照权利要求1所述的有机硅柔软剂,其特征在于:通式I中
    m=50~200;n=1~99;a=10~60;
    R选自H、CH3、C2H5或苯基;
    R1选自H或CH3。

    3.   按照权利要求1或2所述的有机硅柔软剂,其特征在于:通式I中R1选自H与CH3的个数比为1∶20~20∶1。

    4.   按照权利要求3所述的有机硅柔软剂,其特征在于:通式I中R1选自H与CH3的个数比为1∶4~4∶1。

    5.   一种按照权利要求1所述的具有通式I结构的有机硅柔软剂的制备方法,反应式如下:

    式中:
    m=10~400;n=1~99;a=5~100;
    R选自H、CH3、C2H5或苯基;
    R1选自H或CH3。

    6.   按照权利要求5所述的制备方法,其特征在于:将结构如式IV所示的端氨基硅油与结构如式V所示的端环氧基聚醚在氮气保护下,于50~150℃、嵌段共聚反应2~20小时,制备结构如式I所示的有机硅柔软剂。

    7.   一种按照权利要求5所述的有机硅柔软剂的制备方法,其特征在于:结构如式IV所示的端氨基硅油与端环氧基聚醚V的加料摩尔比为1∶1~2∶1。

    8.   按照权利要求1所述的结构如通式I所示的有机硅柔软剂用于纺织品后整理的用途。

    说明书

    说明书一种有机硅柔软剂及其制备方法
    技术领域
    本发明属于高分子及纺织整理材料技术领域,具体涉及一种有机硅柔软剂及其制备方法。
    背景技术
    有机硅柔软剂具有良好的柔软性、滑爽性,广泛应用于棉、羊毛、涤纶及涤棉混纺等多种纺织品的后整理。现有的有机硅柔软剂主要是聚硅氧烷类化合物,整理的织物透气性和透湿性较好;但同时具有极低表面张力,造成整理织物呈疏水性,难以洗涤,并容易产生静电;而且产品乳化困难,产品乳液不稳定,应用过程中经常出现飘油现象,影响使用。为了克服上述缺点,提高有机硅柔软剂的亲水性和抗静电性能,可用亲水性基团对有机硅柔软剂进行改性。
    例如,《印染助剂》2008,25(5),19~21中,使用端烯丙基聚醚与氨基硅油反应,合成聚醚接枝的氨基硅油,亲水性有较大提高。《化工新材料》2009,37(10),101~103中,使用分子量500~600的环氧基聚醚对氨基硅油进行接枝,合成出改性硅油,亲水性有所改善。上述两种方法虽然提高了氨基硅油的亲水性,但是都是采用氨基硅油侧链接枝方式。
    到目前为止,尚未见到以端氨基硅油和端环氧基聚醚为原料、采用嵌段共聚方式合成亲水性有机硅柔软剂的文献报道。
    发明内容
    本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供一种具有持久柔软性、亲水性、平滑性、耐黄变的有机硅柔软剂。
    为实现上述目的,本发明提出了一种由端环氧基聚醚、端氨基硅油嵌段共聚而成的高分子化合物作为有机硅柔软剂。
    本发明的技术方案如下:
    一种有机硅柔软剂,化合物结构如通式I所示:

    式中:
    m=10~400;n=1~99;a=5~100;
    R选自H、CH3、C2H5或苯基;
    R1选自H或CH3。
    式中Si原子上的“|”为简写式,代表共价键连接CH3。
    本发明进一步优选的通式I化合物中:
    m=50~200;n=1~99;a=10~60;
    R=H、CH3、C2H5或苯基;
    R1=H或CH3。
    本发明所研制的如通式I所示的一种嵌段型有机硅柔软剂,其分子链段上嵌段相应的功能性基团,因此具有很好的亲水性、疏水性、柔软性、平滑性、耐黄变,而且使用后对纤维的强度和色牢度没有影响。
    为了获得效果理想的产品,本发明提供了通式I所示有机硅柔软剂的制备方法,反应式如下:

    式中:m=10~400;n=1~99;a=5~100;R=H、CH3、C2H5或苯基;R1=H或CH3。
    将结构如式IV所示的端氨基硅油与结构如式V所示的端环氧基聚醚在氮气保护下,于50~150℃、嵌段共聚反应2~20小时,制备结构如式I所示的有机硅柔软剂。
    反应适宜的加料比为结构如式IV所示的端氨基硅油与端环氧基聚醚V的加料摩尔比为1∶1~2∶1。
    上述原料均有市售,也可以按照已知方法自制。
    端环氧基聚醚V的分子量范围是由a值和取代基R1决定的。取代基R1选自H与CH3的个数比在适宜范围内(例如1∶20~20∶1)可以得到柔软度和亲水性都比较好的有机硅柔软剂I;进一步优选H与CH3的个数比为1∶4~4∶1。因此在选购端环氧基聚醚V时,应注意‑CH2CH2O‑链节和‑CH2CH(CH3)O‑链节比例、即R1选自H与CH3的个数比符合制备本发明通式I所示的有机硅柔软剂的需要。
    端氨基硅油IV可方便地自制,制备方法是本领域的技术人员非常熟悉的,例如按照以下方法:

    式中:D4代表八甲基环四硅氧烷;DMC代表二甲基硅氧烷混合环体、由D3,D4,D5,D6等构成,主要成分是D4;均有市售。其他各基团定义同前。
    端氨基硅油IV的分子量范围由m值和取代基R决定,具体制备方法如下:
    向结构如式II所示的端氨基硅油中加入结构如式III所示的D4和/或DMC(加料摩尔比为1∶10‑50),在催化剂存在下,于80‑120℃反应4‑15小时制成结构如式IV所示的所需分子量的端氨基硅油。所述的催化剂可以选自碱性催化剂(例如氢氧化钾、甲醇钠或季胺碱)或者酸性催化剂(例如硫酸或固体酸等)。本领域的技术人员对于此类反应中催化剂的用量较为熟悉,例如在反应体系中的重量浓度通常为0.01~1%范围内(相当于1kg反应物中含催化剂0.1~10g)。
    对本发明的有机硅柔软剂I的物性参数采用标准方法测试(HG/T2700‑1995)。
    按照上述方法制备的通式I的有机硅柔软剂具有如下优点:
    1、亲水性好:吸水性试验结果明显优于空白布样和氨基硅油处理过的布样。
    2、柔软度与平滑度好,本发明的产品用于涤棉混纺织物整理后,增强了纺织品的平滑与柔软度;手感可达5分。
    3、耐洗性能好:洗涤20次所有性能指标基本不下降。
    4、耐黄变好:耐黄变可达3~4级。
    具体实施方式
    为了更好的理解本发明,下面结合实施例对本发明作进一步的阐述,但是本发明绝非仅限于此。式中ph为苯基。
    实验药品:
    端氨基硅油.........................................工业品,99%
    D4.................................................工业品,99.5%
    DMC................................................工业品,99.5%
    硫酸...............................................试剂,98%
    端环氧基聚醚.......................................工业品,99%
    制备实施例
    实施例1
    (1)将0.05摩尔结构如式II所示的端氨基硅油(R=H)加入反应瓶,于25℃加入0.625摩尔结构如式III所示的D4,搅拌均匀。加热升温至80℃,开始滴加适量硫酸,使体系中硫酸的重量百分比浓度为0.1%,保温反应4小时,完成反应。冷却至40℃以下,得到0.05摩尔结构如式IV所示的端氨基硅油,其中m=50;R=H,分子量约3,928。外观为无色油状液体。
    (2)将0.05摩尔结构如式IV所示的端氨基硅油(m=50;R=H,分子量约3,928)和0.04摩尔结构如式V所示的端环氧聚醚(a=20,R1=H与R1=CH3的比例为2∶1,分子量约1,105)加入反应瓶,在氮气保护下,80℃反应6小时,制得结构如式I所示的有机硅柔软剂,收率99.5%。其中m=50;n=4;a=20;R=H;R1=H与R1=CH3的比例为2∶1。
    该有机硅柔软剂的测试结果如下:分子量23,800‑24,300;水分<0.1%;粘度300‑500cps/100℃。
    实施例2
    (1)将0.05摩尔结构如式II所示的端氨基硅油(R=CH3)加入反应瓶,于25℃加入2.5摩尔结构如式III所示的D4,搅拌均匀。加热升温至110℃,开始滴加适量硫酸,使体系中硫酸的重量百分比浓度为0.5%,保温反应8小时,完成反应。冷却至40℃以下,得到0.05摩尔结构如式IV所示的端氨基硅油,其中m=200;R=CH3,分子量约15,079。外观为无色油状液体。
    (2)将0.05摩尔结构如式IV所示的端氨基硅油(m=200;R=CH3,分子量约15,079)和0.0495摩尔结构如式V所示的端环氧聚醚(a=30,R1=H与R1=CH3的比例为1∶1,分子量约1,662)加入反应瓶,在氮气保护下,150℃反应20小时,制得结构如式I所示的有机硅柔软剂,收率99.9%。其中m=200;n=99;a=30;R=CH3;R1=H与R1=CH3的比例为1∶1。
    该有机硅柔软剂的测试结果如下:分子量1,660,000‑1,680,000;水分<0.1%;粘度1700‑2000cps/100℃。
    实施例3
    (1)将0.05摩尔结构如式II所示的端氨基硅油(R=C2H5)加入反应瓶,于25℃加入1.25摩尔结构如式III所示的D4,搅拌均匀。加热升温至100℃,开始滴加适量硫酸,使体系中硫酸的重量百分比浓度为0.5%,保温反应8小时,完成反应。冷却至40℃以下,得到0.05摩尔结构如式IV所示的端氨基硅油,其中m=100;R=C2H5,分子量约7,692。外观为无色油状液体。
    (2)将0.05摩尔结构如式IV所示的端氨基硅油(m=100;R=C2H5,分子量约7,692)和0.045摩尔结构如式V所示的端环氧聚醚(a=25,R1=H与R1=CH3的比例为1∶1,分子量约1,407)加入反应瓶,在氮气保护下,100℃反应6小时,制得结构如式I所示的有机硅柔软剂,收率99.8%。其中m=100;n=9;a=25;R=C2H5;R1=H与R1=CH3的比例为1∶1。
    该有机硅柔软剂的测试结果如下:分子量88,500‑90,500;水分<0.1%;粘度800‑1000cps/100℃。
    实施例4
    (1)将0.05摩尔结构如式II所示的端氨基硅油(R=Ph)加入反应瓶,于25℃加入0.75摩尔结构如式III所示的D4,搅拌均匀。加热升温至90℃,开始滴加适量硫酸,使体系中硫酸的重量百分比浓度为0.1%,保温反应7小时,完成反应。冷却至40℃以下,得到0.05摩尔结构如式IV所示的端氨基硅油,其中m=60;R=Ph,分子量约4,822。外观为无色油状液体。
    (2)将0.05摩尔结构如式IV所示的端氨基硅油(m=60;R=Ph,分子量约4,822)和0.025摩尔结构如式V所示的端环氧聚醚(a=10,R1=H与R1=CH3的比例为1∶4,分子量约683)加入反应瓶,在氮气保护下,50℃反应2小时,制得结构如式I所示的有机硅柔软剂,收率99%。其中m=60;n=1;a=10;R=Ph;R1=H与R1=CH3的比例为1∶4。
    该有机硅柔软剂的测试结果如下:分子量10,200‑10,500;水分<0.1%;粘度100‑200cps/100℃。
    实施例5
    (1)将0.05摩尔结构如式II所示的端氨基硅油(R=H)加入反应瓶,于25℃加入0.8摩尔结构如式III所示的DMC,搅拌均匀。加热升温至100℃,开始滴加适量硫酸,使体系中硫酸的重量百分比浓度为0.2%,保温反应12小时,完成反应。冷却至40℃以下,得到0.05摩尔结构如式IV所示的端氨基硅油,其中m=64;R=H,分子量约4,966。外观为无色油状液体。
    (2)将0.05摩尔结构如式IV所示的端氨基硅油(m=64;R=H,分子量约4,966)和0.0475摩尔结构如式V所示的端环氧聚醚(a=35,R1=H与R1=CH3的比例为4∶1,分子量约1,770)加入反应瓶,在氮气保护下,100℃反应6小时,制得结构如式I所示的有机硅柔软剂,收率99.8%。其中m=64;n=19;a=35;R=H;R1=H与R1=CH3的比例为4∶1。
    该有机硅柔软剂的测试结果如下:分子量132,000‑134,000;水分<0.1%;粘度900‑1100cps/100℃。
    实施例6
    (1)将0.05摩尔(R=CH3)的结构如式II所示的端氨基硅油加入反应瓶,于25℃加入1.55摩尔结构如式III所示的D4,搅拌均匀。加热升温至120℃,开始滴加适量硫酸,使体系中硫酸的重量百分比浓度为0.1%,保温反应14小时,完成反应。冷却至40℃以下,得到0.05摩尔结构如式IV所示的端氨基硅油,其中m=124;R=CH3,分子量约9,444。外观为无色油状液体。
    (2)将0.05摩尔结构如式IV所示的端氨基硅油(m=124;R=CH3,分子量约9,444)和0.04875摩尔结构如式V所示的端环氧聚醚(a=60,R1=H与R1=CH3的比例为1∶2,分子量约3,334)加入反应瓶,在氮气保护下,100℃反应12小时,制得结构如式I所示的有机硅柔软剂,收率99.9%。其中m=124;n=39;a=60;R=CH3;R1=H与R1=CH3的比例为1∶2。
    该有机硅柔软剂的测试结果如下:分子量506,000‑510,000;水分<0.1%;粘度1300‑1500cps/100℃。
    应用实施例
    实施例7
    对以上实施例1‑6得到的有机硅柔软剂在涤棉混纺纤维上进行应用性能测试。以涤棉平布(规格为T/C 65/35 32*32/130*70)为测试布样。测试方法如下:
    即时测试:做完整理后1小时内检测。
    湿平衡测试:在标准(恒温恒湿)条件下相对湿度45%,温度20~25℃条件下评测。
    整理液配制方法为:有机硅柔软剂对涤棉平布重量比是1~3%;有机硅柔软剂先用蒸馏水和乙酸配制成重量浓度为10%水乳液(pH≈5),再按20‑30克/升比例再次稀释后配制成整理液。
    浸轧工艺:配制整理液→二浸二轧(轧余率70~75%)→烘干(105~110℃×10min)→定型(180℃×60s)→待测。
    测试内容如下:
    柔软性,专业人士分组触摸评分。
    耐洗性,参照GB/T3921‑2008标准。
    吸水性,沉降法:参照GB/T22864‑2009标准。
    耐黄变,参照ISO105‑X18:2007标准。
    测试结果见表1。
    表1


    本发明的有机硅柔软剂在染后浸轧法整理织物后,柔软性、吸水性明显提高;与氨基硅油相比,柔软性相当,而耐洗性、吸水性、耐黄变等应用性能均明显优于氨基硅油。

    关 键  词:
    一种 有机硅 柔软剂 及其 制备 方法
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