一种有机硅改性聚氨酯固色剂及其制备方法.pdf

本发明涉及一种纺织品固色剂，尤其是涉及一种有机硅改性聚氨酯固色剂及其制备方法。由端羟基聚硅氧烷、聚丙二醇（PPG）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、N-甲基二乙醇胺、三羟甲基丙烷（TMP）、丙酮、冰醋酸、甲乙酮肟为原料合成。本发明采用三羟甲基丙烷为扩链剂，使合成聚氨酯预聚体有多个支链，增加固化时的交联性和成膜性，采用甲乙酮肟封端，使预聚体能够保留足够的活性基团在高温焙烘时与织物和染料上的活泼基团发生反应，提高织物的色牢度和耐水洗牢度，同时聚硅氧烷链段的引入，提高了整理后织物的柔软性。

权利要求书
1.  一种有机硅改性聚氨酯固色剂，其特征在于包括以下物质，按重量份进行配比：
端羟基聚二甲基硅氧烷4～6份、聚丙二醇40～60份、异佛尔酮二异氰酸酯30～50份、N-甲基二乙醇胺7～15份、三羟甲基丙烷1～2份、二丁基月桂酸锡0.1～0.5份、丙酮15～30份、冰醋酸3～8份、甲乙酮肟2～6份、去离子水400～600份。

2.  一种有机硅改性聚氨酯固色剂的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)、将端羟基聚二甲基硅氧烷和聚丙二醇加入到反应容器中，温度为100～110℃，真空度为-0.05～-0.08MPa下除水1～1.5h；
(2)、步骤(1)后，降温至70～80℃，通氮气0.5h后加入催化剂二丁基月桂酸锡，开始滴加异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后在75～85℃下保温3～4h；
(3)、步骤(2)后，降温至50℃，加入三羟基丙烷，并缓慢滴加N-甲基二乙醇胺丙酮混合液，滴加时间为1.5～2h，滴加完后在40～50℃下保温2h；
(4)、步骤(3)后，加入甲乙酮肟，50℃封端反应1～2h，之后加入冰醋酸中和0.5h，最后加入去离子水高速搅拌，50℃减压除去丙酮，得到有机硅改性聚氨酯固色剂。

3.  根据权利要求2所述的一种有机硅改性聚氨酯固色剂的制备方法，其特征在于，所述端羟基聚二甲基硅氧烷分子量为400、800、1000中的一种；
所述聚丙二醇为聚丙二醇600、聚丙二醇1500、聚丙二醇2000中的一种。

说明书一种有机硅改性聚氨酯固色剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纺织品固色剂，尤其是涉及一种有机硅改性聚氨酯固色剂及其制备方法。
背景技术
棉织物以其优异的服用性能成为最常用的面料之一。随着国民生活水平的逐渐提高，人们对棉纺织品的要求也越来越高，尤其体现在对染色织物色牢度的要求上。固色剂作为印染行业中的重要助剂，能够提高染料在织物上的色牢度。传统的聚阳离子型固色剂，如固色剂Y固色效果好，一方面能与染料分子结合，生成不溶于水的色淀，另一方面能在纤维表面交联成膜，将染料包覆在纤维上，使染料不易脱落，但由于甲醛的含量偏高，危害人体健康和环境，现正逐渐被无醛固色剂替代。但现有的一部分无醛固色剂由于其分子量大，扩散性能较差，难以进入纤维内部与染料结合，只能沉积在纤维表面成膜，这就使得固色后织物手感粗糙，耐洗色牢度不够；另一部分无醛固色剂由于分子量小，扩散性能好，但其在纤维表面成膜性较差，导致固色后织物的湿摩擦牢度达不到要求。
聚氨酯固色剂近年来备受人们关注，水性聚氨酯作为一种新型固色剂能够在织物和染料表面成膜，同时还能与染料和纤维上的活泼基团反应，提高织物的色牢度。但由于水性聚氨酯在合成过程中需接入较多的离子基团，这就使得水性聚氨酯固色剂存在耐水性差，耐洗色牢度不佳等缺点。
发明内容
本发明目的是客服现有技术的不足，采用三羟甲基丙烷和端羟基聚硅氧烷对聚氨酯进行改性，提供一种能有效提高棉织物活性染料染色后的湿摩擦牢度和耐洗色牢度，且能改善整理后织物手感粗糙问题的有机硅改性聚氨酯固色剂。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种有机硅改性聚氨酯固色剂，包括以下物质，按重量份进行配比：
端羟基聚二甲基硅氧烷4～6份、聚丙二醇40～60份、异佛尔酮二异氰酸酯30～50份、N-甲基二乙醇胺7～15份、三羟甲基丙烷1～2份、二丁基月桂酸锡0.1～0.5份、丙酮15～30份、冰醋酸3～8份、甲乙酮肟2～6份、去离子水400～600份。
一种有机硅改性聚氨酯固色剂的制备方法，按以下步骤进行：
(1)、将端羟基聚二甲基硅氧烷和聚丙二醇加入到反应容器中，温度为100～110℃，真空度为-0.05～-0.08MPa下除水1～1.5h；
(2)、步骤(1)后，降温至70～80℃，通氮气0.5h后加入催化剂二丁基月桂酸锡，开始滴加异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后在75～85℃下保温3～4h；
(3)、步骤(2)后，降温至50℃，加入三羟基丙烷，并缓慢滴加N-甲基二乙醇胺丙酮混合液，滴加时间为1.5～2h，滴加完后在40～50℃下保温2h；
(4)、步骤(3)后，加入甲乙酮肟，50℃封端反应1～2h，之后加 入冰醋酸中和0.5h，最后加入去离子水高速搅拌，50℃减压除去丙酮，得到有机硅改性聚氨酯固色剂。
作为优选，所述端羟基聚二甲基硅氧烷分子量为400、800、1000中的一种；
所述聚丙二醇为聚丙二醇600、聚丙二醇1500、聚丙二醇2000中的一种。
由于上述技术方案的运用，本发明具有如下优点：
1、本发明采用N-甲基二乙醇胺为阳离子扩链单体，能与染料阴离子以离子键形式结合形成色淀；采用甲乙酮肟预聚后部分封闭异氰酸酯基团，在固色过程中通过高温焙烘，异氰酸酯解封并与织物和活性染料上的羟基、氨基等活泼氢基团发生交联反应，使织物的色牢度和耐水洗牢度提高；三羟甲基丙烷交联扩链，使聚氨酯形成支链，增加交联性和成膜性，从而达到封闭染料，防止染料水解、脱落。
2、本发明采用端羟基聚二甲基硅氧烷与聚丙二醇共混反应，经反应后形成有机硅聚氨酯嵌段共聚物，能增加整理后织物表面的平滑度和柔软度，有效改善整理后织物手感粗糙的问题，应用在纺织品后整理过程中，不含甲醛，符合绿色环保要求。
附图说明
图1为本发明中实施例1的红外谱图；
图2为本发明中实施例2的红外谱图；
图3为本发明中实施例3的红外谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，结构附图，对本发明做进一步的描述。
实施例1：
将6份羟基硅油400和60份聚丙二醇600加入到反应容器中，在温度为110℃，真空度为-0.05MPa下除水1h；降温至75℃，通氮气0.5h后加入0.1份二丁基月桂酸锡，开始滴加43份异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后在80℃下保温3h；降温至50℃，加入1份三羟基丙烷，并缓慢滴加由10份N-甲基二乙醇胺和30份丙酮组成的混合液，滴加时间为1.5h，加完后在45℃下保温2h；加入6份甲乙酮肟，50℃封端反应2h，之后加入5份醋酸中和0.5h，最后加入480份去离子水高速搅拌，50℃减压除去丙酮，得到有机硅改性聚氨酯固色剂。
参见附图1，它是本实施例中有机硅改性聚氨酯固色剂的红外光谱图。图中，2270cm-1处附近的-NCO特征吸收峰消失，说明-NCO已被完全封闭；3300～3500cm-1处为N-H的伸缩振动峰，1728cm-1处为酰胺键(C＝O)的伸缩振动峰，1520cm-1处为酰胺键(N-H)的变形振动峰，这些为氨基甲酸酯基的特征峰。1260cm-1处是Si-CH3中-CH3的对称变形振动吸收峰，1090cm-1处是C-O-C伸缩振动和Si-O-Si伸缩振动吸收峰的重叠峰，802cm-1处是Si-CH3中Si-C的伸缩振动吸收峰。以上分析均表明各单体反应较完全，目标产物成功获得。
实施例2：
将5份羟基硅油800和48份聚丙二醇600加入到反应容器中，在温度为110℃，真空度为-0.05MPa下除水1h；降温至75℃，通氮气 0.5h后加入0.1份二丁基月桂酸锡，开始滴加35份异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后在80℃下保温4h；降温至50℃，加入1份三羟基丙烷，并缓慢滴加由8份N-甲基二乙醇胺和25份丙酮组成的混合液，滴加时间为1h，加完后在50℃下保温2h；加入5份甲乙酮肟，50℃封端反应2h，之后加入4份醋酸中和0.5h，最后加入400份去离子水高速搅拌，50℃减压除去丙酮，得到有机硅改性聚氨酯固色剂。
参见附图2，它是本实施例中有机硅改性聚氨酯固色剂的红外光谱图。图中，2270cm-1处附近的-NCO特征吸收峰消失，说明-NCO已被完全封闭；3300～3500cm-1处为N-H的伸缩振动峰，1730cm-1处为酰胺键(C＝O)的伸缩振动峰，1526cm-1处为酰胺键(N-H)的变形振动峰，这些为氨基甲酸酯基的特征峰。1259cm-1处是Si-CH3中-CH3的对称变形振动吸收峰，1079cm-1处是C-O-C伸缩振动和Si-O-Si伸缩振动吸收峰的重叠峰，807cm-1处是Si-CH3中Si-C的伸缩振动吸收峰。以上分析均表明各单体反应较完全，目标产物成功获得。
实施例3：
将4份羟基硅油800和60份聚丙二醇600加入到反应容器中，在温度为110℃，真空度为-0.06MPa下除水1h；降温至75℃，通氮气0.5h后加入0.2份二丁基月桂酸锡，开始滴加40份异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后在82℃下保温3h；降温至50℃，加入1份三羟基丙烷，并缓慢滴加由10份N-甲基二乙醇胺和30份丙酮组成的混合液，滴加时间为1.5h，加完后在50℃下保温2h；加入3份甲乙酮肟， 50℃封端反应1.5h，之后加入5份醋酸中和0.5h，最后加入460份去离子水高速搅拌，50℃减压除去丙酮，得到有机硅改性聚氨酯固色剂。
参见附图3，它是本实施例中有机硅改性聚氨酯固色剂的红外光谱图。图中，2270cm-1处附近的-NCO特征吸收峰消失，说明-NCO已被完全封闭；3300～3500cm-1处为N-H的伸缩振动峰，1722cm-1处为酰胺键(C＝O)的伸缩振动峰，1520cm-1处为酰胺键(N-H)的变形振动峰，这些为氨基甲酸酯基的特征峰。1261cm-1处是Si-CH3中-CH3的对称变形振动吸收峰，1090cm-1处是C-O-C伸缩振动和Si-O-Si伸缩振动吸收峰的重叠峰，800cm-1处是Si-CH3中Si-C的伸缩振动吸收峰。以上分析均表明各单体反应较完全，目标产物成功获得。
将上述实施例所得到的产品对纺织品进行固色处理，应用效果按照如下方法实验和评价：
(1)固色试验1：
试样：活性染料染色后红色棉梭织布，
有机硅改性聚氨酯固色剂：2％(o.w.f)，工作液pH：5～5.5
固色工艺：固色处理(40℃×30min)→清洗→脱水→烘干。
(2)固色试验2：
试样：直接染料染色后红色棉梭织布；
有机硅改性聚氨酯固色剂：2％(o.w.f)，工作液pH：5～5.5；
固色工艺：固色处理(40℃×30min)→清洗→脱水→烘干。
(3)固色试验3：
试样：酸性染料染色后红色锦纶梭织布；
有机硅改性聚氨酯固色剂：2％(o.w.f)，工作液pH：4.5～5；
固色工艺：固色处理(80℃×30min)→清洗→脱水→烘干。
(4)测试标准与方法：
1、摩擦牢度测试方法按GB/T3920-2008《纺织品色牢度试验耐摩擦色牢度》方法测定；
2、皂洗牢度测试方法按GB/T3921-2008《纺织品色牢度试验耐洗色牢度》方法测定。
3、布面甲醛含量参照GB/T2912.2-1998《纺织品甲醛的测定第二部分：释放甲醛(蒸汽吸收法)》。
本发明的有机硅改性聚氨酯固色剂应用性能测试结果如表1、表
2、表3所示：
表1固色剂对活性染料染色织物的固色效果

由上表可以看出经本发明固色剂整理后的织物均未存在游离甲醛，皂洗牢度提高1～2级，干摩擦牢度提高0.5～1级，湿摩擦牢度都提高1～2级，且整理后对织物手感影响较小。
表2固色剂对直接染料染色织物的固色效果

由上表可以看出经本发明固色剂整理后的织物均未存在游离甲醛，皂洗牢度提高0.5～1级，干摩擦牢度变化不大，湿摩擦牢度提高0.5级，且整理后对织物手感影响较小。
表3固色剂对酸性染科染色织物的固色效果

由上表可以看出经本发明固色剂整理后的织物均未存在游离甲醛，皂洗牢度提高1级，干摩擦牢度变化不大，湿摩擦牢度都提高1～2级，且整理后对织物手感影响较小。