CN103306134B - 一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一类可改性蛋白质纤维的表面处理剂。本发明设计并制得的可改性蛋白质纤维的表面处理剂的结构示意如式(1)所示。
Description
技术领域
本发明属于功能材料技术领域，具体是涉及一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂及其制备方法和用途。
背景技术
表面处理剂(surface treating agent)是为了提高粘接性能，用作处理塑料、填料、颜料和粘接载体等表面的物质。
表面处理剂具有多种功能，如清洁、杀菌、抗静电和润湿，通过使用这些不同的功能，其在很多纤维处理的领域中都得到利用。特别是在近几年，随着人们对织物品质的要求越来越高，开始追求天然纤维材料的制品，如蚕丝、皮革，也不断的追求功能化，舒适度，所以表面处理剂的使用向高性能的商品发展的趋势越来越明显。而吸湿、亲水性是纤维舒适度的重要指标。
在自然界中，从天然物质如橘皮中提取的，均是两性表面活性剂，所以两性表面活性剂是对环境最温和的表面活性物质。在表面处理剂领域里，目前尚未发现可改性蛋白质纤维的表面处理剂的相关报道。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一类能对蛋白质纤维进行表面改性的表面处理剂及其制备方法和用途，经过本发明处理剂的处理，可持久提高纤维表面的润湿性，具有杀菌功能的同时，不会对人体和环境造成伤害。
本发明目的是这样实现的：一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂，其化学结构式式(1)所示：
式(1)
式中：R1表示碳原子数大于8的直链烷基；Y表示式(2)或式(3)所示的取代基；
式(2) 式(3)
X表示阴离子型亲水基。
作为优选：R1表示碳原子数为8～18的直链烷基。
作为优选：所述R1为正辛基或正癸基或正十二烷基或正十八烷基。
在上述技术方案中：所述X为-CH2COO-或-CH2CH2SO3 -或-CH2CH2CH2SO3 -或式(4)所示的取代基。
式(4)
本发明的另一目的在于提供一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂在蛋白质纤维表面改性中的应用。该表面处理剂能在较低温度和弱碱性条件下与蛋白质分子结合，且易溶于水，易于渗透，无需加入有机溶剂、渗透剂及扩散剂，操作简单，能耗较低，大大节约了生产成本。该表面改性剂能大大提高蛋白质纤维的润湿性，使其更加柔软、顺滑，且对人皮肤刺激性较小。具有杀菌功能的同时，还不会对人体和环境造成伤害，同时还有交联材料的功能。
本发明的第三目的在于提供一种一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂的制备方法，以碳原子数大于8的伯胺为起始原料，与环氧氯丙烷或三聚氯氰反应得到叔胺，所得叔胺再与能提供阴离子型亲水基的卤代羧酸盐或卤代磺酸盐反应得到产物。
在上述技术方案中：所述碳原子数大于8的伯胺为C8-18的伯胺，与环氧氯丙烷或三聚氯氰反应的溶剂为无水乙醇或无水乙醇与水的混合溶剂。
在上述技术方案中：所述能提供阴离子型亲水基的盐为2-羟基-3-氯丙磺酸钠、氯乙酸钠、3-氯-丙磺酸钠、3-氯-乙磺酸钠。
本发明还提供了一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂的另一种制备方法：以碳原子数大于8的伯胺为起始原料，与能提供阴离子型亲水基的内酯反应得到仲胺，所得仲胺再与环氧丙烷或三聚氯氰反应得到产物。
在上述技术方案中：所述碳原子数大于8的伯胺为C8-18的伯胺，所述伯胺与能提供阴离子型亲水基的内酯反应的溶剂为无水乙醇，所述能提供阴离子型亲水基的内酯为丙磺酸内酯。
有益效果：
1.本发明提供的一种类可改性蛋白质纤维的两性表面处理剂，能大大提高蛋白质纤维的润湿性，使其更加柔软、顺滑，且对人皮肤刺激性较小。具有杀菌功能的同时，不会对人体和环境造成伤害，同时还有交联材料的功能。
2、本发明提供的一类可改性蛋白质纤维的两性表面处理剂能在较低温度和弱碱性条件下与蛋白质分子结合，且易溶于水，易于渗透，无需加入有机溶剂、渗透剂及扩散剂，操作简单，能耗较低，大大节约了生产成本。
3、本发明提供的一种类可改性蛋白质纤维的两性表面处理剂的制备方法简单易行，不使用有毒有机溶剂，清洁环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：
实例一
第一步，2-羟基-3-氯丙磺酸钠的制备：在三口烧瓶中加入质量份数为25.20份Na2SO3，64.48份NaHSO3，100份蒸馏水，加热溶解，然后缓缓滴加50.08份环氧氯丙烷，20℃下搅拌2.5h，冰浴冷却，得白色结晶，减压抽滤，烘干，所得产物用水和甲醇混合溶剂重结晶，得48.6份2-羟基-3-氯丙磺酸，然后加入36份质量分数为30％的氢氧化钠溶液，升温至35℃，搅拌均匀成盐，既得产物2-羟基-3-氯丙磺酸钠。
第二步，两性表面处理剂的制备：将150份的乙醇倒入500ml的三口烧瓶中，边搅拌边倒入92.5份的十二胺，室温下，加入93份环氧氯丙烷，然后升温至70℃继续回流反应1h，减压蒸馏出未反应的环氧氯丙烷；
将第一步中制得的2-羟基-3-氯丙磺酸钠全部溶解在水中(以2-羟基-3-氯丙磺酸钠完全溶解就行)。然后搅拌下以滴速1-2滴/秒的速度滴加到上述三口烧瓶中，同时升温至70℃，反应4h，然后降温至25℃，加质量分数为30％的氢氧化钠水溶液，至溶液pH＝7，出料。调节产物固含量为30％，得透明微粘产物，即为所制备的两性表面处理剂，结构式为：
实例二
将质量份数为19.94份C12-14的脂肪伯胺混合物、35份无水乙醇及70份蒸馏水加入烧瓶中，搅拌，室温下缓慢滴加18.97份环氧氯丙烷，0.5h加完，然后升温至70℃，继续回流反应3h后降温至25℃，然后滴加质量分数30％的氢氧化钠溶液，至体系pH在7～8之间，减压蒸馏除去乙醇，得到无色透明状黏稠混合液体。将上述混合液体升温至60℃，滴加40.77份质量分数30％的一氯乙酸钠水溶液，2h加完，继续反应1h，得到混合液。将混合液减压蒸馏蒸出水(真空度0.08MPa，温度40℃)后，冷却至室温，得微黄胶状产物，即为所制备的两性表面处理剂，结构式为：
实例三
将质量份数为120.5份十六胺、100份无水乙醇及100份蒸馏水加入烧瓶中，室温下缓慢滴加92.5份环氧氯丙烷，1h加完，然后升温至70℃继续回流反应0.5h，减压蒸馏除去乙醇和水，得到无色透明状黏稠混合液体。将混合液体升温至70℃，滴加204份质量分数30％的一氯乙酸钠水溶液，1h加完，然后继续保温反应1.5h，得到混合液。将得到的混合液降温至25℃，滴加质量分数30％的氢氧化钠溶液，至体系pH在7～8之间。将混合液减压蒸馏蒸出水(真空度0.08MPa，温度40℃)后，冷却至室温，得透明产物，即为所制备的两性表面处理剂，结构式为：
实例四
将质量份数为24份十六胺、70份无水乙醇加入带搅拌、装有温度计与回流冷凝器的四口烧瓶中，维持50℃～60℃条件下，在1h内缓慢滴加12份1，3-丙磺酸内酯，加完后升温至70℃～80℃并反应3h。然后冷却至室温后缓慢滴加18.5g环氧氯丙烷，1.5h内加完，继续在室温下反应12h。然后升温至40℃～50℃，在2.5h内缓慢滴加20～25份质量浓度30％的氢氧化钠溶液，使体系的pH控制在7左右，加完后在此温度下继续反应2.5h，得到淡黄色粘性液体。将此液体减压蒸馏蒸出水(真空度0.08MPa，温度40℃)得到蜡状淡黄色固体，即为所制备的两性表面处理剂，结构式为：
实例五
将质量份数为26.9份的十八胺、40份无水乙醇及40份蒸馏水加入烧瓶中，微热，搅拌至体系变成透明液体。0℃下加入38.9份三聚氯氰，1h加完，室温下继续反应1h，减压蒸馏除去乙醇，得到无色透明状黏稠混合液体。将混合液体升温至45℃，滴加40.8份质量分数30％的一氯乙酸钠水溶液，2h加完，继续保温反应2h，得到混合液。然后将混合液降温至20℃，缓慢滴加质量分数30％的氢氧化钠溶液，至体系pH在7～8之间，然后在此温度下继续反应2.5h。最后，将所得粘稠液体减压蒸馏蒸出水(真空度0.08MPa，温度40℃)，冷却至室温，得蜡状黄白色固体，即为所制备的两性表面处理剂，结构式为：
本发明不局限于上述具体实施例，上述具体实施例只是对本发明的进一步说明，凡是与本发明的通式内的化合物均落入本发明的保护范围。
式(1)
式中：R1表示碳原子数大于8的直链烷基；Y表示式(2)或式(3)所示的取代基；
式(2) 式(3)
X表示阴离子型亲水基。
Claims (10)
1.一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂，其化学结构式如式
(1)：
式中：R1表示碳原子数≥8的直链烷基；Y表示式(2)或式(3)所示的取代基；
X表示阴离子型亲水基。
2.根据权利要求1所述一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂，其特征在于：R1表示碳原子数为8～18的直链烷基。
3.根据权利要求2所述一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂，其特征在于：所述R1为正辛基或正癸基或正十二烷基或正十八烷基。
4.根据权利要求1-3任一项所述一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂，其特征在于：所述X为—CH2COO-或—CH2CH2SO3 -或—CH2CH2CH2SO3 -或式(4)所示的取代基
5.如权利要求1所述的一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂在蛋白质纤维表面改性中的应用。
6.一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂的制备方法，其特征在于：以碳原子数≥8的伯胺为起始原料，与环氧氯丙烷或三聚氯氰反应得到叔胺，所得叔胺再与能提供阴离子型亲水基的卤代羧酸盐或卤代磺酸盐反应得到产物。
7.根据权利要求6所述一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂的制备方法，其特征在于：所述碳原子数≥8的伯胺为C8-18的伯胺。
8.根据权利要求6或7所述一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂的制备方法，其特征在于：所述能提供阴离子型亲水基的卤代羧酸盐或卤代磺酸盐为2-羟基-3-氯丙磺酸钠、一氯乙酸钠、3-氯-丙磺酸钠、3-氯-乙磺酸钠。
9.一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂的制备方法，其特征在于：以碳原子数≥8的伯胺为起始原料，与能提供阴离子型亲水基的内酯反应得到仲胺，所得仲胺再与环氧丙烷或三聚氯氰反应得到产物。
10.根据权利要求9所述一种类能改性蛋白质纤维的表面处理剂的制备方法，其特征在于：所述碳原子数≥8的伯胺为C8-18的伯胺，所述能提供阴离子型亲水基的内酯为丙磺酸内酯。
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