CN109851791A - 一种阴离子氨基改性有机硅乳液及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阴离子氨基改性有机硅乳液及其制备方法与应用。所述阴离子氨基改性有机硅乳液，按重量百分比计，由以下的组分制备而成：有机硅氧烷单体5～30％，硅烷偶联剂0.1～0.5％，阴离子乳化剂3～10％，非离子乳化剂2～8％，酸性催化剂0.1～0.5％，余量为水，各组分的重量之和为100％。本发明所述阴离子氨基改性有机硅乳液分子量大，粘度大；所述阴离子氨基改性有机硅乳液外观乳白或半透明，其与纤维织物形成非常牢固的取向吸附，降低纤维或织物间的摩擦系数，使织物具有特别滑爽、丰满的手感品质。所述阴离子氨基改性有机硅乳液是整理纤维的优良柔软剂。

Description

一种阴离子氨基改性有机硅乳液及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及有机硅纺织品柔软剂技术领域，尤其涉及一种阴离子氨基改性有机硅乳液及其制备方法与应用。

背景技术

氨基改性有机硅乳液是目前所有改性有机硅乳液中应用较为广泛的一种，是纺织行业中常用的改进织物柔软性的产品之一。由于氨基能与织物表面的羟基、羧基等相互作用，能增加有机硅和纤维的亲和力，提高整理后织物的耐洗性；氨基能与织物表面的羟基、羧基相互作用使硅氧烷能定向地附着于织物的表面，能产生优良的手感，使织物纤维之间的摩擦系数下降，从而达到了良好的柔软整理效果。用其整理后的纤维织物制品具有柔软滑爽的舒适感，是整理棉、麻、丝绸、毛纺织品等天然纤维及聚酯、聚酰胺、聚丙烯腈类合成纤维最重要的柔软剂。

目前，用作柔软剂的氨基改性有机硅乳液大多先通过本体聚合制备氨基改性有机硅，再用合适的乳化剂进行微乳化。但是，本体聚合需较高的温度，在合成高摩尔质量聚合物时存在粘度高造成包装，乳化，存贮等问题，并且此法制备过程复杂，成本高。

因此，现有技术仍有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种阴离子氨基改性有机硅乳液及其制备方法与应用，旨在提供一种制备工艺简单、摩尔质量大、成本低、整理后织物手感平滑干爽的阴离子氨基改性有机硅乳液。

本发明的技术方案如下：

一种阴离子氨基改性有机硅乳液，其中，按重量百分比计，由以下的组分制备而成：有机硅氧烷单体5～30％，硅烷偶联剂0.1～0.5％，阴离子乳化剂3～10％，非离子乳化剂2～8％，酸性催化剂0.1～0.5％，余量为水，各组分的重量之和为100％。

所述的阴离子氨基改性有机硅乳液，其中，所述有机硅氧烷单体选自α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、八甲基环四硅氧烷和六甲基环三硅氧烷中的一种或两种。

所述的阴离子氨基改性有机硅乳液，其中，所述硅烷偶联剂选自N-β-氨乙基-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、二乙烯基三胺基甲基二甲氧基硅烷、3-(N-环己基胺)丙基甲基二甲氧基硅烷和3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种。

所述的阴离子氨基改性有机硅乳液，其中，所述阴离子乳化剂选自脂肪醇硫酸盐和烷基磺酸盐中的一种或两种。

所述的阴离子氨基改性有机硅乳液，其中，所述非离子乳化剂选自直链脂肪醇聚氧乙烯醚、异构脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和多元醇酯聚氧乙烯醚中的一种。

所述的阴离子氨基改性有机硅乳液，其中，所述酸性催化剂选自浓硫酸和十二烷基苯磺酸中的一种或两种。

一种本发明所述的阴离子氨基改性有机硅乳液的制备方法，其中，按重量百分比计，包括以下步骤：a)、将有机硅氧烷单体5～30％，阴离子乳化剂2～7％、非离子乳化剂1～5％预乳化成预乳液Ⅰ；

b)、在反应釜中放入水、阴离子乳化剂1～3％、非离子乳化剂1～3％，保持在10～30℃低温条件，然后加入酸性催化剂0.1～0.5％；从步骤a)生成的预乳液Ⅰ中取50％重量的预乳液Ⅰ滴加至反应釜内；

c)、在步骤a)所剩余的50％预乳液Ⅰ中加入硅烷偶联剂0.1～0.5％、阴离子乳化剂0～2％、非离子乳化剂0～2％，预乳化成预乳液Ⅱ；

d)、待步骤b)的预乳液Ⅰ滴加完成后，将预乳液Ⅱ滴加至反应釜内；

e)、保温反应6～20h后降至室温，加入pH调节剂如氢氧化钠，碳酸氢钠，碳酸钠等调节pH至5.5～7.5，得到所述阴离子氨基改性有机硅乳液。

所述的阴离子氨基改性有机硅乳液的制备方法，其中，在步骤b)中，所述预乳液Ⅰ的滴加时间为1～2h。

所述的阴离子氨基改性有机硅乳液的制备方法，其中，在步骤d)中，所述预乳液Ⅱ的滴加时间为1～2h。

一种本发明所述的阴离子氨基改性有机硅乳液的应用，其中，所述阴离子氨基改性有机硅乳液用作天然纤维或合成纤维的柔软剂。

有益效果：本发明具有以下优点：

1)、所述阴离子氨基改性有机硅乳液，有机硅本体分子量大，粘度在600000～2000000cPs(25℃)之间，固含量在14～29％范围内；

2)、所述阴离子氨基改性有机硅乳液外观乳白或半透明，因其分子量大，粘度大，吸附性好，使有机硅与纤维织物形成非常牢固的取向吸附，降低纤维或织物间的摩擦系数，使织物具有特别滑爽、丰满的手感品质。所述阴离子氨基改性有机硅乳液是整理棉、麻、丝绸和毛纺品等天然纤维及聚酯、聚酰胺、聚丙烯酯类合成纤维的优良柔软剂。

具体实施方式

本发明提供一种阴离子氨基改性有机硅乳液及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种阴离子氨基改性有机硅乳液，其中，按重量百分比计，由以下的组分制备而成：有机硅氧烷单体5～30％，硅烷偶联剂0.1～0.5％，阴离子乳化剂3～10％，非离子乳化剂2～8％，酸性催化剂0.1～0.5％，余量为水，各组分的重量之和为100％。

本发明实施例具有以下优点：

1)、所述阴离子氨基改性有机硅乳液，有机硅本体分子量大，粘度在600000～2000000cPs(25℃)之间，固含量(乳液在规定条件105℃、3h下烘干后剩余部分占总量的质量百分数)在14～29％范围内；

2)、所述阴离子氨基改性有机硅乳液外观乳白或半透明，因其分子量大，粘度大，吸附性好，使有机硅与纤维织物形成非常牢固的取向吸附，降低纤维或织物间的摩擦系数，使织物具有特别滑爽、丰满的手感品质。所述阴离子氨基改性有机硅乳液是整理棉、麻、丝绸和毛纺品等天然纤维及聚酯、聚酰胺、聚丙烯酯类合成纤维的优良柔软剂。

在一种优选的实施方式中，所述有机硅氧烷单体选自α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、八甲基环四硅氧烷和六甲基环三硅氧烷等中的一种或两种。

在一种优选的实施方式中，所述硅烷偶联剂选自N-β-氨乙基-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、二乙烯基三胺基甲基二甲氧基硅烷、3-(N-环己基胺)丙基甲基二甲氧基硅烷和3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷等中的一种或多种。

在一种优选的实施方式中，所述阴离子乳化剂选自脂肪醇硫酸盐和烷基磺酸盐(如石油磺酸钠，烷基苯磺酸钠，木素磺酸钠)等中的一种或两种。

在一种优选的实施方式中，所述非离子乳化剂选自直链脂肪醇聚氧乙烯醚、异构脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和多元醇酯聚氧乙烯醚等中的一种。要求该非离子乳化剂的亲水亲油平衡值(HLB值)在7～14之间。

在一种优选的实施方式中，所述酸性催化剂选自浓硫酸和十二烷基苯磺酸等中的一种或两种。

本发明实施例还提供一种如上所述的阴离子氨基改性有机硅乳液的制备方法，其中，包括以下步骤：

a)、将有机硅氧烷单体5～30％，阴离子乳化剂2～7％、非离子乳化剂1～5％预乳化成预乳液Ⅰ；

b)、在反应釜中放入水、阴离子乳化剂1～3％、非离子乳化剂1～3％，保持在10～30℃低温条件，然后加入酸性催化剂0.1～0.5％；从步骤a)生成的预乳液Ⅰ中取50％重量的预乳液Ⅰ滴加至反应釜内；

c)、在步骤a)所剩余的50％预乳液Ⅰ中加入硅烷偶联剂0.1～0.5％、阴离子乳化剂0～2％、非离子乳化剂0～2％，预乳化成预乳液Ⅱ；

d)、待步骤b)的预乳液Ⅰ滴加完成后，将预乳液Ⅱ滴加至反应釜内；

e)、保温反应6～20h后降至室温，加入pH调节剂如氢氧化钠，碳酸氢钠，碳酸钠等调节pH至5.5～7.5，得到所述阴离子氨基改性有机硅乳液。

本实施例采用乳液聚合技术制备有机硅乳液，并以双预乳液滴加的工艺方法，使聚合、乳化操作一步完成，可解决高摩尔质量聚合物的乳化问题，其乳液与机械乳化的乳液相比，颗粒小而均匀，稳定性好，制得的聚合物摩尔质量容易控制。

与现有技术相比，本实施例具有以下优点：

1)、本实施例方法制得的阴离子氨基改性有机硅乳液，有机硅本体分子量大，粘度在600000～2000000cPs(25℃)之间。其固含量在14～29％范围内，属于低温乳液聚合，条件温和能耗低，成本低，得率高无损耗，工艺简单，节能环保；

2)、本实施例方法制得的阴离子氨基改性有机硅乳液外观乳白或半透明，因其分子量大，粘度大，吸附性好，使有机硅与纤维织物形成非常牢固的取向吸附，降低纤维或织物间的摩擦系数，使织物具有特别滑爽、丰满的手感品质。所述阴离子氨基改性有机硅乳液是整理棉、麻、丝绸和毛纺品等天然纤维及聚酯、聚酰胺、聚丙烯酯类合成纤维的优良柔软剂。

在一种优选的实施方式中，在步骤b)中，所述预乳液Ⅰ的滴加时间为1～2h，以保证乳液聚合的充分进行。

在一种优选的实施方式中，在步骤d)中，所述预乳液Ⅱ的滴加时间为1～2h，以保证乳液聚合的充分进行。

在一种优选的实施方式中，所述预乳液Ⅰ和预乳液Ⅱ的滴加时间总和小于或等于4h。

本发明实施例还提供一种所述的阴离子氨基改性有机硅乳液的应用，其中，所述阴离子氨基改性有机硅乳液用作天然纤维或合成纤维的柔软剂。

下面通过具体实施例对本发明进一步说明。

实施例一

a)将6.3g十二烷基苯磺酸钠，2.5g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9与0.6g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3，60g水，55g八甲基环四硅氧烷混合，在1000r/min下剪切，预乳化成预乳液Ⅰ；

b)在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中加入9.2g十二烷基苯磺酸钠，6.4g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9与1.4g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3，80g水，在200r/min下搅拌，然后加入含0.9g的浓硫酸催化剂水溶液，接着将a)制备的预乳液Ⅰ的一半在1.5h内滴加到反应瓶中；

c)在剩下的另一半预乳液Ⅰ中加入0.35g的十二烷基苯磺酸钠，0.2g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9，0.5g的N-β-氨乙基-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷和0.2g的N-β-氨乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷，在1000r/min下剪切，预乳化成预乳液Ⅱ；

d)当预乳液Ⅰ滴加完后，接着在1.5h内向反应瓶中滴加预乳液Ⅱ；

e)滴加完后保温反应8h，然后降至室温，用醋酸中和出料，得到透明的阴离子氨基改性有机硅乳液产品。

通过对有机硅乳液的配方物质的选择、各物质的重量比的设计、反应时间和温度的确定，可以衍生多个不同的实施方式，在此不作一一列举，下面以列表方式选择有代表性的其中几个实施例对本发明作进一步的说明，显然，所描述的具体实施方式仅是一部分实施例，基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均是本发明的保护范围内。

所有的实施例均由a)、b)、c)、d)、e)五步制得，下面按各个步骤列表说明各实施例：

步骤a)

步骤b)

步骤c):

步骤d)和e)：

为对比本发明提及的技术的应用效果，对现有技术常见的阳离子氨基改性有机硅乳液及其制备方法作对比例子，具体如下：

对比例1：

a)将6.65g十八烷基三甲基氯化铵，2.7g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9与0.6g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3，0.5g的N-β-氨乙基-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷和0.2g的N-β-氨乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷，60g水，55g八甲基环四硅氧烷混合，在1000r/min下剪切，预乳化成预乳液；

b)在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中加入9.2g十八烷基三甲基氯化铵，6.4g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-9与1.4g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3，80g水，在200r/min下搅拌升至80℃，然后加入含0.9g的KOH催化剂水溶液，接着将a)制备的预乳液在3h内滴加到反应瓶中，滴加完后保温反应8h，然后降至室温，用醋酸中和出料，得阳离子氨基硅油乳液产品。

对比例2：

a)将9.4g十八烷基三甲基氯化铵，60g水，55g八甲基环四硅氧烷混合，在1000r/min下剪切，预乳化成预乳液Ⅰ；

b)在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中加入17.0g十八烷基三甲基氯化铵，80g水，在200r/min下搅拌升至80℃，然后加入含0.9g的KOH催化剂水溶液，接着将a)制备的预乳液Ⅰ的一半在1.5h内滴加到反应瓶中；

c)在剩下的另一半预乳液Ⅰ中加入0.55g的十八烷基三甲基氯化铵，0.5g的N-β-氨乙基-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷和0.2g的N-β-氨乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷，在1000r/min下剪切，预乳化成预乳液Ⅱ；

d)当预乳液Ⅰ滴加完后，接着在1.5h内向反应瓶中滴加预乳液Ⅱ，滴加完后保温反应8h，然后降至室温，用醋酸中和出料，得透明的阳离子氨基硅油乳液产品。

以上述的8个具体实施例以及2个对比例所制备的有机硅乳液产品，配制成60g/L的整理液，采用二浸二轧，180℃下定型90秒的工艺条件，分别用实施例和对比例所得的产品对黑色TR布(涤纶和人造棉混纺的面料)进行柔软整理，并对整理后的TR布分别从柔软、滑爽和光泽度等手感综合考察，请多名纺织&面料行业从业人员盲摸，5级为最好，1级为最差，结果如表1所示。

表1.样品性能比较

样品	柔软性	滑爽性	光泽度	稳定性a
					实施例1	4～5	4	5	++++
实施例2	4～5	4	4～5	+++
					实施例3	4	4～5	4	++
实施例4	3～4	4	4	++
					实施例5	4	3～4	3～4	++
实施例6	3～4	5	4～5	+++
					实施例7	4	4	4	++++
实施例8	4	4	4～5	++++
					对比例1	5	2～3	3	++++
对比例2	4～5	3	2～3	++++

其中，稳定性a：非常稳定：+++++；稳定：++。

从表1结果可以看出，本发明所制备的阴离子氨基改性有机硅乳液稳定性好，在柔滑爽性及光泽度方面均有优异的表现，是一种具有广阔市场前景的高档功能性整理剂。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种阴离子氨基改性有机硅乳液，其特征在于，按重量百分比计，由以下的组分制备而成：有机硅氧烷单体5～30％，硅烷偶联剂0.1～0.5％，阴离子乳化剂3～10％，非离子乳化剂2～8％，酸性催化剂0.1～0.5％，余量为水，各组分的重量之和为100％。

2.根据权利要求1所述的阴离子氨基改性有机硅乳液，其特征在于，所述有机硅氧烷单体选自α，ω-二羟基聚二甲基硅氧烷、八甲基环四硅氧烷和六甲基环三硅氧烷中的一种或两种。

3.根据权利要求1所述的阴离子氨基改性有机硅乳液，其特征在于，所述硅烷偶联剂选自N-β-氨乙基-γ氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-γ氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、二乙烯基三胺基甲基二甲氧基硅烷、3-(N-环己基胺)丙基甲基二甲氧基硅烷和3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的阴离子氨基改性有机硅乳液，其特征在于，所述阴离子乳化剂选自脂肪醇硫酸盐和烷基磺酸盐中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的阴离子氨基改性有机硅乳液，其特征在于，所述非离子乳化剂选自直链脂肪醇聚氧乙烯醚、异构脂肪醇聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚和多元醇酯聚氧乙烯醚中的一种。

6.根据权利要求1所述的阴离子氨基改性有机硅乳液，其特征在于，所述酸性催化剂选自浓硫酸和十二烷基苯磺酸中的一种或两种。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的阴离子氨基改性有机硅乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)、将有机硅氧烷单体5～30％，阴离子乳化剂2～7％、非离子乳化剂1～5％预乳化成预乳液Ⅰ；

b)、在反应釜中放入水、阴离子乳化剂1～3％、非离子乳化剂1～3％，保持在10～30℃低温条件，然后加入酸性催化剂0.1～0.5％；从步骤a)生成的预乳液Ⅰ中取50％重量的预乳液Ⅰ滴加至反应釜内；

c)、在步骤a)所剩余的50％预乳液Ⅰ中加入硅烷偶联剂0.1～0.5％、阴离子乳化剂0～2％、非离子乳化剂0～2％，预乳化成预乳液Ⅱ；

d)、待步骤b)的预乳液Ⅰ滴加完成后，将预乳液Ⅱ滴加至反应釜内；

e)、保温反应6～20h后降至室温，加入pH调节剂调节pH至5.5～7.5，得到所述阴离子氨基改性有机硅乳液。

8.根据权利要求7所述的阴离子氨基改性有机硅乳液的制备方法，其特征在于，在步骤b)中，所述预乳液Ⅰ的滴加时间为1～2h。

9.根据权利要求7所述的阴离子氨基改性有机硅乳液的制备方法，其特征在于，在步骤d)中，所述预乳液Ⅱ的滴加时间为1～2h。

10.一种如权利要求1-6任一项所述的阴离子氨基改性有机硅乳液的应用，其特征在于，所述阴离子氨基改性有机硅乳液用作天然纤维或合成纤维的柔软剂。