CN105837823A - 有机硅乳液及其制备方法、及织物整理剂 - Google Patents

有机硅乳液及其制备方法、及织物整理剂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及纺织领域，具体涉及一种有机硅乳液的制备方法，其包括如下步骤：将强碱性催化剂的水溶液、八甲基环四硅氧烷线性体、氨型偶联剂、以及封端剂混合并反应，得到氨基硅油；将所述氨基硅油与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯反应，得到改性氨基硅油；将所述改性氨基硅油加入到环氧氯丙烷中，进行季铵化处理。与现有技术相比，上述有机硅乳液的制备方法，采用迈克尔加成，提供了一种全新的有机硅乳液的制备方法，且有机硅乳液不需要乳化剂乳化，可自乳化。本发明还公开了一种有机硅乳液、及织物整理剂。

Description

有机硅乳液及其制备方法、及织物整理剂
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，特别是涉及一种有机硅乳液及其制备方法、及织物整理剂。
背景技术
有机硅油是一类性能优异的新型合成材料，兼具有机材料与无机材料的双重特性。由于其有多样的物理化学特性，已成为纺织领域的一种重要助剂。由于有机硅油对环境无毒害无污染，其又呈现为生理惰性。因而有机硅油是一种优良的生态型纺织品整理剂，有机硅油已经成为各种高档织物理想的整理剂的主要成分，并起着越来越重要的作用。
但是，现有的有机硅油一般需要使用乳化剂才能乳化，不能自乳化，使用不便。
发明内容
基于此，有必要针对现有的有机硅油不能自乳化的问题，提供一种能够自乳化的有机硅乳液的制备方法。
一种有机硅乳液的制备方法，包括如下步骤：
将强碱性催化剂的水溶液、八甲基环四硅氧烷线性体、氨型偶联剂、以及封端剂混合均匀，在100-110℃温度下，反应4-8小时，得到氨基硅油；其中，所述八甲基环四硅氧烷线性体、所述氨型偶联剂、所述封端剂以及所述强碱性催化剂的质量比为30～50:2～10:0.1～06:0.1～1；
将所述氨基硅油与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯溶液混合均匀，在20-30℃温度下，反应12-20小时，得到改性氨基硅油，其中，所述氨基硅油中的伯氨基与所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的摩尔比为1:1-1:1.15；
将所述改性氨基硅油滴加到在55-75℃的环氧氯丙烷溶液中，反应3-6小时，然后升温至80-90℃温度，继续反应1-2小时，得到季铵化的有机硅油，其中，所述环氧氯丙烷与所述改性氨基硅油中的叔胺基的摩尔比为1:0.8-1:1.2；
将所述季铵化的有机硅油，在85℃下调节pH值调至5-7，然后加入去离子水并混合均匀。
与现有技术相比，上述有机硅乳液的制备方法，采用迈克尔加成，提供了一种全新的有机硅乳液的制备方法，且得到的有机硅乳液性能优异，不需要乳化剂乳化，能够自乳化。
在其中一个实施例中，所述氨型偶联剂选自N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述封端剂选自六甲基二硅氧烷或五甲基二硅氧烷。
在其中一个实施例中，所述强碱性催化剂为氢氧化钾。
在其中一个实施例中，所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯溶液为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的乙醇溶液。
在其中一个实施例中，所述环氧氯丙烷溶液为环氧氯丙烷的乙醇溶液。
在其中一个实施例中，在调节pH值的步骤中，调节pH值至6-7。
在其中一个实施例中，所述加入去离子水并混合均匀的操作为：边搅拌边加入去离子水，待加完后继续搅拌1小时。
本发明还提供了一种有机硅乳液。
一种有机硅乳液，所述有机硅乳液中包括由I和II表示的结构单元组成的无规共聚物：
本发明的有机硅乳液，其中包括无规共聚物，其结构中既封闭氨基硅油中氨基上的活泼氢，改善其泛黄程度；又引入了强亲水基团，使其具有自乳化功能。该有机硅乳液带正电，能与纤维表面带负电的基团结合，从而提高了其与织物结合力及织物的亲水性。上述有机硅乳液在水中，可形成含有羟基的氨烃基取代基，活性较强的羟基可与各类纤维和其它聚合物交联或共聚，从而可对织物产生持久的整理效果。上述有机硅乳液，因含有离子基团，从而乳化性能优良，有机硅乳液粒径较小，乳液非常稳定，不会发生漂油现象。
本发明还提供了一种织物整理剂。
一种织物整理剂，其包括本发明所提供的有机硅乳液。
上述织物整理剂，由于采用本发明所提供的有机硅乳液，对于市场需求量大的深色涤纶织物，特别是黑色的涤纶织物，增深效果显著，同时该整理剂还可以提高织物的柔软性，且赋予织物一定的抗菌性，又能提升织物的抗起毛起球性能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种有机硅乳液的制备方法，包括如下步骤：
将强碱性催化剂的水溶液、八甲基环四硅氧烷线性体、氨型偶联剂、以及封端剂混合均匀，在100-110℃温度下，反应4-8小时，得到氨基硅油；其中，所述八甲基环四硅氧烷线性体、所述氨型偶联剂、所述封端剂以及所述强碱性催化剂的质量比为30～50:2～10:0.1～06:0.1～1；
将所述氨基硅油与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯溶液混合均匀，在20-30℃温度下，反应12-20小时，得到改性氨基硅油，其中，所述氨基硅油中的伯氨基与所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的摩尔比为1:1-1:1.15；
将所述改性氨基硅油滴加到在55-75℃的环氧氯丙烷溶液中，反应3-6小时，然后升温至80-90℃温度，继续反应1-2小时，得到季铵化的有机硅油，其中，所述环氧氯丙烷与所述改性氨基硅油中的叔胺基的摩尔比为1:0.8-1:1.2；
将所述季铵化的有机硅油，在85℃下调节pH值调至5-7，然后加入去离子水并混合均匀。
为了进一步提高合成的有机硅乳液的性能，本发明的水优选选用去离子水。这样可以减少水中杂质对有机硅乳液的影响。
强碱性催化剂的水溶液为强碱性催化剂溶解在去离子水中，从而八甲基环四硅氧烷线性体、氨型偶联剂在氢氧根的作用下，发生阴离子聚合，得到氨基硅油。由于反应温度为100-110℃，因此，在反应结束后强碱性催化剂中水溶液中的去离子水可以挥发掉。
强碱性催化剂的水溶液中去离子水的质量为上述八甲基环四硅氧烷线性体、氨型偶联剂以及强碱性催化剂的总质量的25-35％。
优选地，氨型偶联剂选自N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。
优选地，封端剂选自六甲基二硅氧烷或五甲基二硅氧烷中的至少一种。当然可以理解的是，封端剂还可以选用其它封端剂。
优选地，强碱性催化剂为氢氧化钾。当然可以理解的是，强碱性催化剂还可以选用氢氧化钠、氢氧化锂、亦或四甲基氢氧化胺。
其中，在氨基硅油的改性的步骤中，优选采用甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的乙醇溶液。当然，可以理解的是，还可以采用不影响甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的的溶解度，且不影响迈克尔反应即可。例如丙醇溶液。
其中，在季铵化处理的步骤中，优选采用甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的乙醇溶液。当然，可以理解的是，并不局限于乙醇溶液，还可以采用其它溶液。
优选地，在调节pH值的步骤中，调节pH值至6-7。
具体地，加入去离子水并混合均匀的操作为：边搅拌边加入去离子水，待加完后继续搅拌1小时。
与现有技术相比，上述有机硅乳液的制备方法，采用迈克尔加成，提供了一种全新的有机硅乳液的制备方法，且得到的有机硅乳液性能优异。
本发明还提供了一种有机硅乳液。
一种有机硅乳液，所述有机硅乳液中包括由I和II表示的结构单元组成的无规共聚物：
本发明的有机硅乳液，其中包括无规共聚物，其结构中既封闭氨基硅油中氨基上的活泼氢，改善其泛黄程度；又引入了强亲水基团，使其具有自乳化功能。该有机硅乳液带正电，能与纤维表面带负电的基团结合，从而提高了其与织物结合力及织物的亲水性。上述有机硅乳液在水中，可形成含有羟基的氨烃基取代基，活性较强的羟基可与各类纤维和其它聚合物交联或共聚，从而可对织物产生持久的整理效果。上述有机硅乳液，因含有离子基团，从而乳化性能优良，有机硅乳液粒径较小，乳液非常稳定，不会发生漂油现象。
本发明还提供了一种织物整理剂。
一种织物整理剂，其包括本发明所提供的有机硅乳液。
优选地，织物整理剂除了含有上述有机硅乳液之外，还可以含有其它氨基硅油乳液，也就是说，本发明所提供的有机硅乳液与其它氨基硅油乳液复配形成织物整理剂。当然，可以理解的是，织物整理剂中的活性成分也可以只含有上述有机硅乳液，也即织物整理剂中不含其它氨基硅油乳液。
上述织物整理剂，由于采用本发明所提供的有机硅乳液，对于市场需求量大的深色涤纶织物，特别是黑色的涤纶织物，增深效果显著，同时该整理剂还可以提高织物的柔软性，且赋予织物一定的抗菌性，又能提升织物的抗起毛起球性能。
以下结合具体实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例一
(1)氨基硅油的制备：将0.5g氢氧化钾溶解在49g去离子水中，然后与45g八甲基环四硅氧烷线性体、5.1g N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、以及0.4g六甲基二硅氧烷加入装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中，搅拌混合均匀，然后升温至100℃，反应6小时，得到氨基硅油。
(2)氨基硅油的改性：将步骤(1)得到的氨基硅油，加入甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的乙醇溶液中(其中氨基硅油的伯胺基与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的摩尔比为1:1)，搅拌混合均匀后，升温至25℃，反应15小时，得到改性氨基硅油。
(3)季铵化处理：将步骤(2)得到的改性氨基硅油，一边搅拌一边滴加到65℃的环氧氯丙烷的乙醇溶液中(其中环氧氯丙烷与改性氨基硅油中叔胺基的摩尔比为1:1)，并反应4.5小时后，再升温到85℃，继续反应1.5小时。
(4)乳化：将步骤(3)得到季铵化的有机硅油，调节pH值调至6，水浴温度85℃，边搅拌边缓慢加入去离子水，持续搅拌1小时。
得到的有机硅乳液，记作A1。
实施例二
实施例二与实施例一基本相同，与实施例一所不同的是：八甲基环四硅氧烷线性体的用量为35g，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的用量为8g，其它部分与实施例一相同。
得到的有机硅乳液，记作A2。
实施例三
实施例三与实施例一基本相同，与实施例一所不同的是：八甲基环四硅氧烷线性体的用量为50g，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的用量为4g，其它部分与实施例一相同。
得到的有机硅乳液，记作A3。
实施例四
实施例四与实施例一基本相同，与实施例一所不同的是：八甲基环四硅氧烷线性体的用量为45g，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的用量为10g，其它部分与实施例一相同。
得到的有机硅乳液，记作A4。
实施例五
实施例五与实施例一基本相同，与实施例一所不同的是：八甲基环四硅氧烷线性体的用量为50g，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的用量为2g，其它部分与实施例一相同。
得到的有机硅乳液，记作A5。
实施例六
实施例六与实施例一基本相同，与实施例一所不同的是：六甲基二硅氧烷的用量为0.2g，其它部分与实施例一相同。
得到的有机硅乳液，记作A6。
实施例七
实施例七与实施例一基本相同，与实施例一所不同的是：氢氧化钾的用量为0.9g，其它部分与实施例一相同。
得到的有机硅乳液，记作A7。
性能测试
将有机硅乳液A1-A7放置5个小时，观察有机硅乳液A1-A7是否漂油，观察结果见表1。
按同样的8份黑色涤纶织物分别按照浴比为1:20加水后，再分别加入有机硅乳液A1-A7(用量为黑色涤纶织物重量的5％)、添加普通有机硅乳液、以及不添加有机硅乳液(空白样)，然后升温到60℃运转20min后，出缸，脱水，烘干，在120℃温度的鼓风干燥箱干燥5分钟，在180℃温度的鼓风干燥箱培烘40秒，取出后在桌面上放平，冷却后回潮，通过Datacolor测色仪测试，以及采用徐穆卿《印染试化验》文献、GB/T4802.3-2008、GB/T3921.1～5－2008和GB/T8424.1～3－2001规定的方法进行检测，结果见表1。
表1
从表1中的数据可以看出：实施例1-7的有机硅乳液均未观察到漂油现象，这说明本发明的有机硅乳液性能稳定，可以有效自乳化。相比未使用的空白样，实施例1-7的有机硅乳液处理过的织物手感滑爽，这说明本发明的有机硅乳液可以有效提高织物的柔软性。相比空白样，实施例1-7的有机硅乳液处理过的织物K/S值提高，这说明本发明的有机硅乳液可以有效提高织物的匀染率。相比空白样，实施例1-7的有机硅乳液处理过的织物的抗起毛起球级别提升，这说明本发明的有机硅乳液具有较好的抗起毛起球性能。相比空白样，实施例1-7的有机硅乳液处理过的织物原样变色降低，这说明本发明的有机硅乳液具有良好的固色性能。

Claims (10)

1.一种有机硅乳液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将强碱性催化剂的水溶液、八甲基环四硅氧烷线性体、氨型偶联剂、以及封端剂混合均匀，在100-110℃温度下，反应4-8小时，得到氨基硅油；其中，所述八甲基环四硅氧烷线性体、所述氨型偶联剂、所述封端剂以及所述强碱性催化剂的质量比为30～50:2～10:0.1～06:0.1～1；
将所述氨基硅油与甲基丙烯酸二甲氨基乙酯溶液混合均匀，在20-30℃温度下，反应12-20小时，得到改性氨基硅油，其中，所述氨基硅油中的伯氨基与所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的摩尔比为1:1-1:1.15；
将所述改性氨基硅油滴加到在55-75℃的环氧氯丙烷溶液中，反应3-6小时，然后升温至80-90℃温度，继续反应1-2小时，得到季铵化的有机硅油，其中，所述环氧氯丙烷与所述改性氨基硅油中的叔胺基的摩尔比为1:0.8-1:1.2；
将所述季铵化的有机硅油，在85℃下调节pH值调至5-7，然后加入去离子水并混合均匀。
2.根据权利要求1所述的有机硅乳液的制备方法，其特征在于，所述氨型偶联剂选自N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的有机硅乳液的制备方法，其特征在于，所述封端剂选自六甲基二硅氧烷或五甲基二硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的有机硅乳液的制备方法，其特征在于，所述强碱性催化剂为氢氧化钾。
5.根据权利要求1所述的有机硅乳液的制备方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸二甲氨基乙酯溶液为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的乙醇溶液。
6.根据权利要求1所述的增深整理剂的制备方法，其特征在于，所述环氧氯丙烷溶液为环氧氯丙烷的乙醇溶液。
7.根据权利要求1所述的有机硅乳液的制备方法，其特征在于，在调节pH值的步骤中，调节pH值至6-7。
8.根据权利要求1所述的有机硅乳液的制备方法，其特征在于，所述加入去离子水并混合均匀的操作为：边搅拌边加入去离子水，待加完后继续搅拌1小时。
9.一种有机硅乳液，其特征在于，所述有机硅乳液中包括由I和II表示的结构单元组成的无规共聚物：
10.一种织物整理剂，其特征在于，包括权利要求9所述的有机硅乳液。
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