CN100412261C - 一种氨基硅油乳液改性硅烷溶胶及其制备方法和用途 - Google Patents

一种氨基硅油乳液改性硅烷溶胶及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种氨基硅油乳液改性硅烷溶胶及其制备方法和用途。采用氨基硅油乳液与γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶共混形成稳定透明的改性溶胶整理剂；此产品可用于对羊毛织物的柔软防毡缩整理。结合轧—烘—焙操作工艺，降低了成膜固化温度，赋予了羊毛织物良好的手感及优异的耐久防毡缩效果。

Description

一种氨基硅油乳液改性硅烷溶胶及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及到一种能够处理含有羊毛成分的混纺毛织物和全毛织物的防毡缩整理剂。
背景技术
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(又称氯氧化法)羊毛防毡缩加工工艺，加工的过程中存在羊毛易泛黄和弹性受损等缺点，特别是在废水排放中产生有机氯(AOX)污染，从而限制了这一技术的运用。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，这种方法缺点是使羊毛面料手感发硬。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和泛黄。
为此，溶胶凝胶法羊毛防毡缩整理过程中，在保证耐久性的防毡缩效果的同时，如何解决手感较硬的问题显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种氨基硅油乳液改性硅烷溶胶及其制备方法和用途，以解决现有技术中羊毛织物易泛黄、手感硬等缺陷。
本发明根据羊毛防毡缩原理，利用氨基硅油乳液与自制的γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶共混改性得到相应的稳定透明溶胶，从而对羊毛织物进行良好的柔软耐久的防毡缩整理加工。
本发明的目的之一在于提供一种氨基硅油乳液改性硅烷溶胶，该溶胶中含有氨基硅油和γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶。其中γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶和氨基硅油的质量比为10∶1～2∶1。
本发明的另一目的在于提供上述氨基硅油乳液改性硅烷溶胶的制备方法，该方法包括如下步骤：
①制备γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶：将质量比12∶8∶5-18∶2∶5的γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、醇和水混合，调整溶液的pH值到3～4；其中所述的醇为C1-4的有机醇；
②氨基硅油乳液的配制：将水、乳化剂和缓冲液混匀，然后滴入氨基硅油，调整pH值到4～5。其中氨基硅油、乳化剂、缓冲液和水的质量比为：10～30∶5～10∶1～2∶60～80；所述的缓冲液为冰醋酸；所述的乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚或SAS(十二烷基磺酸钠)；
③将①和②制备的产物按照10∶1～2∶1的比例混匀，调整pH值到3～4，即可。
本发明还提供上述氨基硅油乳液改性硅烷溶胶用作羊毛织物的柔软防毡缩整理剂的用途，其中氨基硅油乳液改性硅烷溶胶的使用浓度为50-100％(质量百分比)的水溶液。
其具体的方法为：将羊毛织物在该整理剂中经过两浸两轧、烘干、焙烘、中和水洗和干燥的步骤，其中带液率为70-90％，烘干温度为60-100℃；焙烘120-180℃，。
下面将对本发明所涉及的技术方案进行详细描述。
本发明通过制备γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶，及对氨基硅油进行乳化得到稳定的乳液，来制备出稳定性很高可任意稀释的共混改性溶胶，并通过对羊毛织物的防毡缩整理，使其产生优异的耐久柔软防毡缩效果，从而降低溶胶处理羊毛织物手感板硬的不足，同时通过降低焙烘固化成膜温度，降低了羊毛织物的加工损伤。
本发明为氨基硅油乳液改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶，其含有的氨基硅油为Dow corning 8600，另一成份为γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶(GPTMS)(牌号为Z-6040，厂家为Dowcorning Corporation)，GPTMS含有如下的结构式：
Figure C20061002840900051
制备氨基硅油乳液改性硅烷溶胶的方法如下所述：
①制备γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶(可稳定存放半年以上)：在常温下，称取γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)、醇、水；然后依次加入到烧杯中，利用0.1mol/L的稀盐酸调整溶液的pH值到3～4；强力均匀搅拌2～10小时，然后静置1～5小时就可使用。所述的γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)与醇、水的质量比为12∶8∶5-18∶2∶5。
GPTMS的一端是硅羟基，在一定温度下可缩合脱水形成网状结构而赋予羊毛防毡缩性；而另一端带有环氧基，可以与羊毛上的羧基、羟基和巯基发生共价键结合，再加上分子间氢键、范德华力的作用，从而使织物整理效果的耐久性得到提高。
上述的γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为100％纯原料；所述的醇是C1-4的有机醇，优选的为乙醇。
②氨基硅油乳液的配制(可稳定存放半年以上)：将水、乳化剂、和缓冲液按一定比例依次加入，搅拌均匀后升温，然后快速搅拌一定时间后，滴入氨基硅油，控制滴加速度，继续搅拌一段时间后调整pH值到4～5，自然降温后，放置一段时间待用。其中氨基硅油、乳化剂、缓冲液和水的质量比为：10～30∶5～10∶1～2∶60～80之间。所述的缓冲液为有机酸，如冰醋酸等，乳化剂为非离子型和阴离子型表面活性剂复配而成，如壬基酚聚氧乙烯醚(n＝50)、SAS等。
③将①和②制备的产物按10∶1～2∶1的质量比例共混，均匀搅拌一定时间后，调整pH值到3～4，封口静置待用。
两种产物都含有一定的活性基团，其中①中的硅羟基除可自身缩合脱水外，其环氧基还可以和②中产物的氨基发生加成开环反应，在一定条件下形成的网状交联结构可赋予织物良好的防毡缩性能，并由于网状交联结构中氨基的存在，可通过其质子化产生电荷，而与羊毛发生相互作用，通过强烈的静电作用和氢键的形成，使其有更好的定向性和在纤维上更好的分布，通过均匀覆盖于羊毛纤维表面，达到了优良的润滑、柔软效果。
本发明的氨基硅油乳液改性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。此产品为水溶性整理剂，通过稀释，在一定浓度范围内(50-100％)使用，可获得良好的羊毛柔软防毡缩效果，其工艺为：两浸两轧(带液率70-90％)→烘干→焙烘→自然晾干。其中烘干是在针铗链式热定型机中松弛烘干，烘干温度在60-100℃，，焙烘120-180℃，然后水洗、中和、干燥。
本发明具有如下的优点：
(1)利用氨基硅油乳液改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶制备出一种新型的柔软防毡缩整理剂。
(2)改善了溶胶凝胶法羊毛防毡缩整理焙烘温度过高的问题。
(3)氨基硅油乳液改性γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶结构中含有带氨基侧链的硅氧烷，从而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)改性溶胶与羊毛纤维大分子间的共价交联、以及在纤维表面形成的网状薄膜，使处理后羊毛织物的耐洗性和防毡缩性能提高。
附图说明
图1：改性溶胶(实施例3配方)红外光谱图
图2：改性溶胶(实施例4配方)红外光谱图
图3：未处理羊毛电镜图
图4：处理后的羊毛(实施例3配方)电镜图
图5：处理后的羊毛(实施例4配方)电镜图
具体实施方式
实施例1
制备γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶。
在常温下，称取γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)56.2克、工业乙醇180克、水45克；然后依次加入烧杯中，利用0.1mol/L的稀盐酸调整溶液的pH值到3～4；强力均匀搅拌5小时，然后静置2小时备用。
实施例2
氨基硅油(Dow corning 8600)乳液的配制。
将水140克、SAS16克、和冰醋酸4克依次加入，搅拌均匀后升温至40℃，然后快速搅拌20分钟后，滴入40克氨基硅油，继续搅拌15分钟后，调整pH值到4～5，降至室温，放置一段时间后待用。
实施例3
将50克实施例2中的氨基硅油乳液滴入到100克实施例1中的γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶底液中，在滴加过程中保持底液常温匀速搅拌，在20分钟内滴加完毕，继续搅拌1个小时，调整pH为3-4，放置陈化几小时后，得到透明稳定的改性溶胶，然后封闭、隔绝空气储存待用。
实施例4
将65克上述实施例2的氨基硅油乳液滴入到65克的γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶底液中，在常温滴加过程中，保持底液搅拌匀速均匀，在25分钟内滴加完毕后，继续搅拌1.5个小时，调整pH为3-4后，放置陈化几小时，得到透明稳定的改性溶胶，然后封闭、隔绝空气储存待用。
实施例5
(1)防毡缩整理
将未染色但经过煮呢的100％羊毛华达呢(211g/m2)，在上述实施例3、4溶胶整理液中两浸两轧，带液率70-80％，然后在针铗链式热定型机(M-TENDER NO.8078型Rapid热定型机，台湾Labor Tex Co.LTD)中80℃烘干3分钟，160℃焙烘3分钟，自然晾干。
(2)防毡缩效果测试
参照Woolmark TM 31测试标准及方法，利用标准洗衣机(型号为Wascator FQM71CLS，EIECTROLUx，程序3＊5A wash cycles)进行洗涤后，测试的面积毡缩率为3％以内。
(3)物理性能的测评
包括断裂强力(ASTM D 1424-96).、撕破强力(ASTM 5034-95)、折皱回复角(AATCC Technical Manual，vol.64.1989)、白度(WSB-II d/o型白度仪)、弯曲刚度的测试，测试条件：相对湿度65±2％，21±1℃。
(5)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。
用实施例3和4两个配方对羊毛织物进行处理后的效果分别见图1、图4和图2、图5。

Claims (5)

1. 一种氨基硅油乳液改性硅烷溶胶，其特征在于含有γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶和氨基硅油，其中γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶和氨基硅油的质量比为10∶1～2∶1。
2. 一种制备权利要求1所述的氨基硅油乳液改性硅烷溶胶的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
①制备γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷溶胶：将质量比12∶8∶5-18∶2∶5的γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、醇和水混合，调整溶液的pH值到3～4；其中所述的醇为C1-4的有机醇；
②氨基硅油乳液的配制：将水、乳化剂和缓冲液混匀，然后滴入氨基硅油，调整pH值到4～5；
其中氨基硅油、乳化剂、缓冲液和水的质量比为：10～30∶5～10∶1～2∶60～80之间，所述的缓冲液为冰醋酸；所述的乳化剂为壬基酚聚氧乙烯醚或SAS；
③将①和②制备的产物按照10∶1～2∶1的质量比例混匀，调整pH值到3～4，即可。
3. 权利要求1所述的氨基硅油乳液改性硅烷溶胶用作羊毛织物的柔软防毡缩整理剂的用途。
4. 根据权利要求3所述的用途，将氨基硅油乳液改性硅烷溶胶用水稀释，氨基硅油乳液改性硅烷溶胶的浓度为50-100％。
5. 根据权利要求3所述的用途，其具体的方法为：将羊毛织物在该整理剂中经过两浸两轧、烘干、焙烘、自然晾干的步骤，其中带液率为70-90％，烘干温度为60-100℃，焙烘120-180℃。
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