CN113651961A - 一种改性有机硅防水剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性有机硅防水剂及其制备方法，该种改性有机硅防水剂，包括以下重量份的原料制成:20‑30份氨基改性有机硅氧烷、20‑30份改性季铵盐聚硅烷、1‑3份表面活性剂、1‑5份三丙二醇、1‑5份乙二醇丁醚、0.01‑0.1份引发剂、60‑80份去离子水。且本发明以长链烷基硅为主体分子骨架，对有机硅防水剂分子进行功能化设计，进行了氨基化改性和季铵盐化改性，分别获得了氨基改性有机硅油和改性季铵盐聚硅烷，且在改性季铵盐聚硅烷引入了端环氧基，且本发明获得的有机硅防水剂成膜性良好，用其处理过的织物具有良好的平整性、柔软性、耐水洗性、杀菌防霉性和抗静电性。

Description

一种改性有机硅防水剂及其制备方法
技术领域
本发明属于防水剂加工技术领域，具体地，涉及一种改性有机硅防水剂及其制备方法。
背景技术
防水剂可用于建筑墙面、纺织品表面、皮革、木材等的防水处理。其原理可以总结为防水剂可以在目的物的表面形成一层连续薄膜，从而使水不易透过目的物，从而达到防水的目的。其中，纺织品的防水剂常用的为含氟防水剂。含氟防水剂价格贵，所用的含氟原料在生产中能耗高、污染重，所带含氟物质难降解、有生物积累毒性。因此，无氟防水剂是近些年的研究热点。
但是，现有无氟防水剂存在的弊病困扰着印染企业，主要表现为经防水剂整理后，织物手感发硬，织物选择性强，而且防水作用的持久性不佳。手感多通过并用柔软剂的方式加以解决，一般会引起防水性能的下降；持久性是并用交联剂或者增加防水剂用量，造成手感的进一步降低；通常的无氟防水剂对织物的种类选择性较强，只能适合部分织物，印染企业只能使用多个防水剂来满足不同种类织物的要求。而且，近年来，随着生活水平的提高和国家的产业升级，纺织印染行业对高档无氟防水剂的需求越来越大，对防水剂的功能不再是简单的防水要求，还对其防霉、抗皱、抗静电等性能有所要求。
因此，本发明针对以上的问题，开发出一种改性有机硅防水剂及其制备方法，以满足纺织品应用的发展需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性有机硅防水剂及其制备方法，解决目前应用于纺织品的有机硅防水剂功能较为单一的问题，满足纺织品应用的发展需求。
本发明的目的可以通过以下技术方案解决：
一种改性有机硅防水剂，包括以下重量份的原料制成:20-30份氨基改性有机硅氧烷、20-30份改性季铵盐聚硅烷、1-3份表面活性剂、1-5份三丙二醇、1-5份乙二醇丁醚、0.01-0.1份引发剂、60-80份去离子水；
该种改性有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:将氨基改性有机硅油、改性季铵盐聚硅烷、表面活性剂、三丙二醇和乙二醇丁混合均匀后，然后用甲酸调节溶液的pH在5-7之间，再加入去离子水混合均匀，获得预乳液；
步骤二:向步骤一获得的预乳液中加入引发剂，搅拌均匀后，在70-90℃下，反应6-8小时，获得一种改性有机硅防水剂。
进一步地，氨基改性有机硅油由以下步骤制成:
步骤S1:向装有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中，加入烯丙基缩水甘油醚和氯铂酸的三乙胺溶液，在85-90℃下，缓慢滴加四甲基二氢二硅氧烷，滴加时间为1-1.5h，滴完后继续反应1-2h，再减压分馏提纯，收集180-200℃，-0.01Mpa条件下的馏分，获得1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷；
步骤S2:向反应瓶中加入己二胺和步骤S1获得的1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，在85-95℃下反应4-6h，获得氨基封端的有机硅中间体，其反应式如下所示，其中，X为-CH2CH2CH2OCH2-；
Figure BDA0003232905240000021
步骤S3:在装有电动搅拌器、温度计、回形冷凝管的三口烧瓶中依次加入步骤S2所得的氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷，以250-300r/min的搅拌速度搅拌，当反应体系的温度升至68-73℃时，加入催化剂，加入完全后继续升温至98-103℃，保温反应2-4h，反应完成后升温至140-145℃进行减压蒸馏除去低沸物及催化剂，获得氨基改性有机硅油，其反应式如下所示，X为-CH2CH2CH2OCH2-。
Figure BDA0003232905240000031
进一步地，步骤S1中氯铂酸的三乙胺溶液的浓度为0.008-0.012mol/L。
进一步地，步骤S1中烯丙基缩水甘油醚、氯铂酸的三乙胺溶液、四甲基二氢二硅氧烷的用量比为2-3mol:1-3mL:1mol。
进一步地，步骤S2中己二胺和1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的加入摩尔质量比为1.8-2.2:1。
进一步地，步骤S3中氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷、催化剂的加入质量比为10-20:3-8:0.01-0.05。
进一步地，步骤S3中催化剂为四甲基氢氧化铵。
进一步地，改性季铵盐聚硅烷由以下步骤制成:
步骤A:将甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇依次加入至三口烧瓶中，将三口烧瓶放置于恒温油浴中，搅拌均匀，待温度上升至设定温度75-83℃时，开始加入络合铂催化剂，在70-90℃下恒温反应2-4小时，获得端环氧化有机硅油，其反应式如下所示；
Figure BDA0003232905240000041
步骤B:将步骤A获得的端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺以及异丙醇依次加入到三口烧瓶中，加热搅拌，设定反应温度为80-90℃，保持体系微沸，用冰乙酸调节体系pH值，维持体系pH在5-6之间，连续恒温反应8-10小时，待反应结束后减压蒸馏脱除异丙醇和低沸物，获得改性季铵盐聚硅烷，其反应式如下所示。
Figure BDA0003232905240000042
进一步地，步骤A中甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇的加入质量比为80-160:8-20:150-300。
进一步地，步骤B中端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺和异丙醇加入的质量比为150-200:8-20:150-300。
进一步地，表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂。
进一步地，引发剂为十六烷基三甲氧基硅烷。
一种改性有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:将氨基改性有机硅油、改性季铵盐聚硅烷、表面活性剂、三丙二醇和乙二醇丁混合均匀后，然后用甲酸调节溶液的pH在5-7之间，再加入去离子水混合均匀，获得预乳液；
步骤二:向步骤一获得的预乳液中加入引发剂，搅拌均匀后，在70-90℃下，反应6-8小时，然后待反应溶液降温至室温，获得一种改性有机硅防水剂。
本发明的有益效果：
1、本发明从经防水剂整理后织物手感发硬这一缺点着手，以长链烷基硅油中的长链烷基硅为主体分子骨架，对有机硅防水剂分子进行功能化设计，分别对长链烷基硅油进行了氨基化改性和季铵盐化改性，分别获得了氨基改性有机硅油和改性季铵盐聚硅烷，且在改性季铵盐聚硅烷引入了端环氧基。
2、本发明合成的改性季铵盐聚硅烷兼具有机聚硅氧烷和无机季铵盐的双重特性，使得整理后的织物具有柔软性、抗黄变性以及耐水洗性等优良性能的同时，又因其分子呈现阳离子性，使得其处理过的织物具有杀菌防霉性和抗静电性。
3、本发明利用了氨基改性有机硅油和改性季铵盐聚硅烷在表面活性剂、引发剂的作用下发生交联、乳化，获得改性有机硅防水剂乳液。其中，端氨基和端环氧基可以与引发剂和表面活性剂发生交联反应，增强了该防水剂成膜性，增强了防水性。
综上所述，本发明获得的有机硅防水剂成膜性良好，且以长链烷基硅为主体骨架，并在骨架中引入季铵盐，用其处理过的织物具有良好的平整性、柔软性、耐水洗性、杀菌防霉性和抗静电性。
具体实施方式
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种改性有机硅防水剂，包括以下重量份的原料制成:20份氨基改性有机硅氧烷、30份改性季铵盐聚硅烷、3份表面活性剂、5份三丙二醇、5份乙二醇丁醚、0.1份引发剂、60份去离子水，其中，表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂，引发剂为十六烷基三甲氧基硅烷；
该种改性有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:将氨基改性有机硅油、改性季铵盐聚硅烷、表面活性剂、三丙二醇和乙二醇丁混合均匀后，然后用甲酸调节溶液的pH在5-7之间，再加入去离子水混合均匀，获得预乳液；
步骤二:向步骤一获得的预乳液中加入引发剂，搅拌均匀后，在85℃下，反应6小时，然后待反应溶液降温至室温，获得一种改性有机硅防水剂。
其中，氨基改性有机硅油由以下步骤制成:
步骤S1:向装有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中，加入烯丙基缩水甘油醚和氯铂酸的三乙胺溶液，在850℃，缓慢滴加四甲基二氢二硅氧烷，滴加时间为1h，滴完后反应1h，再减压分馏提纯，收集180-200℃，-0.01Mpa条件下的馏分，获得1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，其中，氯铂酸的三乙胺溶液的浓度为0.008mol/L，烯丙基缩水甘油醚、氯铂酸的三乙胺溶液、四甲基二氢二硅氧烷的用量比为2-3mol:1-3mL:1mol。
步骤S2:向反应瓶中加入己二胺和步骤S1获得的1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，在90℃下反应5h，获得氨基封端的有机硅中间体，其中，己二胺和1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的加入摩尔质量比为1.8:1；
步骤S3:在装有电动搅拌器、温度计、回形冷凝管的三口烧瓶中依次加入步骤S2所得的氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷，250r/min搅拌升温至70℃，加入催化剂，继续升温至100℃，保温反应3h，反应完成后升温至140℃进行减压蒸馏除去低沸物及催化剂，获得氨基改性有机硅油，其中，氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷、催化剂的加入质量比为10:3:0.01，催化剂为四甲基氢氧化铵。
其中，改性季铵盐聚硅烷由以下步骤制成:
步骤A:将甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇依次加入至三口烧瓶中，将三口烧瓶放置于恒温油浴中，搅拌均匀，待温度上升至设定温度80℃，开始加入络合铂催化剂，85℃恒温反应3小时，获得端环氧化有机硅油，其中，甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇的加入质量比为80:8:150；
步骤B:将步骤A获得的端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺以及异丙醇依次加入到三口烧瓶中，加热搅拌，设定反应温度为80℃，保持体系微沸，用冰乙酸调节体系pH值，维持体系pH在5-6之间，连续恒温反应8小时，待反应结束后减压蒸馏脱除异丙醇和低沸物，获得改性季铵盐聚硅烷，其中，端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺和异丙醇加入的质量比为150:8:150。
实施例2：
一种改性有机硅防水剂，包括以下重量份的原料制成:25份氨基改性有机硅氧烷、25份改性季铵盐聚硅烷、2份表面活性剂、3份三丙二醇、3份乙二醇丁醚、0.03份引发剂、70份去离子水，其中，表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂，引发剂为十六烷基三甲氧基硅烷；
该种改性有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:将氨基改性有机硅油、改性季铵盐聚硅烷、表面活性剂、三丙二醇和乙二醇丁混合均匀后，然后用甲酸调节溶液的pH在5-7之间，再加入去离子水混合均匀，获得预乳液；
步骤二:向步骤一获得的预乳液中加入引发剂，搅拌均匀后，在80℃下，反应7小时，然后待反应溶液降温至室温，获得一种改性有机硅防水剂。
其中，氨基改性有机硅油由以下步骤制成:
步骤S1:向装有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中，加入烯丙基缩水甘油醚和氯铂酸的三乙胺溶液，在85℃，缓慢滴加四甲基二氢二硅氧烷，滴加时间为1h，滴完后反应1h，再减压分馏提纯，收集180-200℃，-0.01Mpa条件下的馏分，获得1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，其中，氯铂酸的三乙胺溶液的浓度为0.01mol/L，烯丙基缩水甘油醚、氯铂酸的三乙胺溶液、四甲基二氢二硅氧烷的用量比为2.5mol:2mL:1mol。
步骤S2:向反应瓶中加入己二胺和步骤S1获得的1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，在85℃下反应5h，获得氨基封端的有机硅中间体，其中，己二胺和1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的加入摩尔质量比为2:1；
步骤S3:在装有电动搅拌器、温度计、回形冷凝管的三口烧瓶中依次加入步骤S2所得的氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷，250r/min搅拌升温至70℃，加入催化剂，继续升温至100℃，保温反应3h，反应完成后升温至140℃进行减压蒸馏除去低沸物及催化剂，获得氨基改性有机硅油，其中，氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷、催化剂的加入质量比为15:5:0.03，催化剂为四甲基氢氧化铵。
其中，改性季铵盐聚硅烷由以下步骤制成:
步骤A:将甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇依次加入至三口烧瓶中，将三口烧瓶放置于恒温油浴中，搅拌均匀，待温度上升至设定温度80℃，开始加入络合铂催化剂，85℃恒温反应3小时，获得端环氧化有机硅油，其中，甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇的加入质量比为120:10:200；
步骤B:将步骤A获得的端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺以及异丙醇依次加入到三口烧瓶中，加热搅拌，设定反应温度为85℃，保持体系微沸，用冰乙酸调节体系pH值，维持体系pH在5-6之间，连续恒温反应8小时，待反应结束后减压蒸馏脱除异丙醇和低沸物，获得改性季铵盐聚硅烷，其中，端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺和异丙醇加入的质量比为180:10:200。
实施例3：
一种改性有机硅防水剂，包括以下重量份的原料制成:30份氨基改性有机硅氧烷、20份改性季铵盐聚硅烷、3份表面活性剂、5份三丙二醇、5份乙二醇丁醚、0.1份引发剂、80份去离子水，其中，表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂，引发剂为十六烷基三甲氧基硅烷；
该种改性有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:将氨基改性有机硅油、改性季铵盐聚硅烷、表面活性剂、三丙二醇和乙二醇丁混合均匀后，然后用甲酸调节溶液的pH在5-7之间，再加入去离子水混合均匀，获得预乳液；
步骤二:向步骤一获得的预乳液中加入引发剂，搅拌均匀后，在85℃下，反应7小时，然后待反应溶液降温至室温，获得一种改性有机硅防水剂。
其中，氨基改性有机硅油由以下步骤制成:
步骤S1:向装有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中，加入烯丙基缩水甘油醚和氯铂酸的三乙胺溶液，在85℃，缓慢滴加四甲基二氢二硅氧烷，滴加时间为1h，滴完后反应1h，再减压分馏提纯，收集180-200℃，-0.01Mpa条件下的馏分，获得1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，氯铂酸的三乙胺溶液的浓度为0.012mol/L，烯丙基缩水甘油醚、氯铂酸的三乙胺溶液、四甲基二氢二硅氧烷的用量比为3mol:3mL:1mol。
步骤S2:向反应瓶中加入己二胺和步骤S1获得的1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，在95℃下反应4h，获得氨基封端的有机硅中间体，其中，己二胺和1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的加入摩尔质量比为2.2:1；
步骤S3:在装有电动搅拌器、温度计、回形冷凝管的三口烧瓶中依次加入步骤S2所得的氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷，250r/min搅拌升温至70℃，加入催化剂，继续升温至100℃，保温反应3h，反应完成后升温145℃进行减压蒸馏除去低沸物及催化剂，获得氨基改性有机硅油，其中，氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷、催化剂的加入质量比为20:8:0.05，催化剂为四甲基氢氧化铵。
其中，改性季铵盐聚硅烷由以下步骤制成:
步骤A:将甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇依次加入至三口烧瓶中，将三口烧瓶放置于恒温油浴中，搅拌均匀，待温度上升至设定温度80℃，开始加入络合铂催化剂，85℃恒温反应3小时，获得端环氧化有机硅油，其中，甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇的加入质量比为160:20:300；
步骤B:将步骤A获得的端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺以及异丙醇依次加入到三口烧瓶中，加热搅拌，设定反应温度为85℃，保持体系微沸，用冰乙酸调节体系pH值，维持体系pH在5-6之间，连续恒温反应8小时，待反应结束后减压蒸馏脱除异丙醇和低沸物，获得改性季铵盐聚硅烷，其中，端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺和异丙醇加入的质量比为200:20:300。
对比例1：
一种改性有机硅防水剂，包括以下重量份的原料制成:50份氨基改性有机硅氧烷、3份表面活性剂、5份三丙二醇、5份乙二醇丁醚、60份去离子水，其中，表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂；
该种改性有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤:
将氨基改性有机硅油、表面活性剂、三丙二醇和乙二醇丁混合均匀后，然后用甲酸调节溶液的pH在5-7之间，再加入去离子水混合均匀，获得一种改性有机硅防水剂。
其中，氨基改性有机硅油由以下步骤制成:
步骤S1:向装有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中，加入烯丙基缩水甘油醚和氯铂酸的三乙胺溶液，在850℃，缓慢滴加四甲基二氢二硅氧烷，滴加时间为1h，滴完后反应1h，再减压分馏提纯，收集180-200℃，-0.01Mpa条件下的馏分，获得1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，其中，氯铂酸的三乙胺溶液的浓度为0.008mol/L，烯丙基缩水甘油醚、氯铂酸的三乙胺溶液、四甲基二氢二硅氧烷的用量比为2-3mol:1-3mL:1mol。
步骤S2:向反应瓶中加入己二胺和步骤S1获得的1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，在90℃下反应5h，获得氨基封端的有机硅中间体，其中，己二胺和1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的加入摩尔质量比为1.8:1；
步骤S3:在装有电动搅拌器、温度计、回形冷凝管的三口烧瓶中依次加入步骤S2所得的氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷，250r/min搅拌升温至70℃，加入催化剂，继续升温至100℃，保温反应3h，反应完成后升温至140℃进行减压蒸馏除去低沸物及催化剂，获得氨基改性有机硅油，其中，氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷、催化剂的加入质量比为10:3:0.01，催化剂为四甲基氢氧化铵。
对比例2：
一种改性有机硅防水剂，包括以下重量份的原料制成:50份改性季铵盐聚硅烷、2份表面活性剂、3份三丙二醇、3份乙二醇丁醚、70份去离子水，其中，表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂；
该种改性有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤:
将改性季铵盐聚硅烷、表面活性剂、三丙二醇和乙二醇丁混合均匀后，然后用甲酸调节溶液的pH在5-7之间，再加入去离子水混合均匀，获得改性有机硅防水剂。
其中，改性季铵盐聚硅烷由以下步骤制成:
步骤A:将甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇依次加入至三口烧瓶中，将三口烧瓶放置于恒温油浴中，搅拌均匀，待温度上升至设定温度80℃，开始加入络合铂催化剂，85℃恒温反应3小时，获得端环氧化有机硅油，其中，甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇的加入质量比为120:10:200；
步骤B:将步骤A获得的端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺以及异丙醇依次加入到三口烧瓶中，加热搅拌，设定反应温度为85℃，保持体系微沸，用冰乙酸调节体系pH值，维持体系pH在5-6之间，连续恒温反应8小时，待反应结束后减压蒸馏脱除异丙醇和低沸物，获得改性季铵盐聚硅烷，其中，端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺和异丙醇加入的质量比为180:10:200。
对比例3：
一种改性有机硅防水剂，包括以下重量份的原料制成:30份甲基含氢硅油、20份改性季铵盐聚硅烷、3份表面活性剂、5份三丙二醇、5份乙二醇丁醚、0.1份引发剂、80份去离子水，其中，表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂，引发剂为十六烷基三甲氧基硅烷；
该种改性有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:将有甲基含氢硅油、改性季铵盐聚硅烷、表面活性剂、三丙二醇和乙二醇丁混合均匀后，然后用甲酸调节溶液的pH在5-7之间，再加入去离子水混合均匀，获得预乳液；
步骤二:向步骤一获得的预乳液中加入引发剂，搅拌均匀后，在85℃下，反应7小时，然后待反应溶液降温至室温，获得一种改性有机硅防水剂。
其中，改性季铵盐聚硅烷由以下步骤制成:
步骤A:将甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇依次加入至三口烧瓶中，将三口烧瓶放置于恒温油浴中，搅拌均匀，待温度上升至设定温度80℃，开始加入络合铂催化剂，85℃恒温反应3小时，获得端环氧化有机硅油，其中，甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇的加入质量比为160:20:300；
步骤B:将步骤A获得的端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺以及异丙醇依次加入到三口烧瓶中，加热搅拌，设定反应温度为85℃，保持体系微沸，用冰乙酸调节体系pH值，维持体系pH在5-6之间，连续恒温反应8小时，待反应结束后减压蒸馏脱除异丙醇和低沸物，获得改性季铵盐聚硅烷，其中，端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺和异丙醇加入的质量比为200:20:300。
对比例4：
一种改性有机硅防水剂，包括以下重量份的原料制成:30份氨基改性有机硅氧烷、20份甲基含氢硅油、3份表面活性剂、5份三丙二醇、5份乙二醇丁醚、0.1份引发剂、80份去离子水，其中，表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂，引发剂为十六烷基三甲氧基硅烷；
该种改性有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:将氨基改性有机硅油、甲基含氢硅油、表面活性剂、三丙二醇和乙二醇丁混合均匀后，然后用甲酸调节溶液的pH在5-7之间，再加入去离子水混合均匀，获得预乳液；
步骤二:向步骤一获得的预乳液中加入引发剂，搅拌均匀后，在85℃下，反应7小时，然后待反应溶液降温至室温，获得一种改性有机硅防水剂。
其中，氨基改性有机硅油由以下步骤制成:
步骤S1:向装有搅拌器、滴液漏斗、回流冷凝管和温度计的四口烧瓶中，加入烯丙基缩水甘油醚和氯铂酸的三乙胺溶液，在85℃，缓慢滴加四甲基二氢二硅氧烷，滴加时间为1h，滴完后反应1h，再减压分馏提纯，收集180-200℃，-0.01Mpa条件下的馏分，获得1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，氯铂酸的三乙胺溶液的浓度为0.012mol/L，烯丙基缩水甘油醚、氯铂酸的三乙胺溶液、四甲基二氢二硅氧烷的用量比为3mol:3mL:1mol。
步骤S2:向反应瓶中加入己二胺和步骤S1获得的1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷，在95℃下反应4h，获得氨基封端的有机硅中间体，其中，己二胺和1,3-二(3-缩水甘油丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的加入摩尔质量比为2.2:1；
步骤S3:在装有电动搅拌器、温度计、回形冷凝管的三口烧瓶中依次加入步骤S2所得的氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷，250r/min搅拌升温至70℃，加入催化剂，继续升温至100℃，保温反应3h，反应完成后升温145℃进行减压蒸馏除去低沸物及催化剂，获得氨基改性有机硅油，其中，氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷、催化剂的加入质量比为20:8:0.05，催化剂为四甲基氢氧化铵。
选取8组同样大小、同样质地的纯白T恤棉布，每组含有4块纯白T恤棉布，并将该7组纯白T恤棉布分别用上述实施例1-3和对比例1-4获得防水剂进行整理，整理条件相同，一组纯白T恤棉布为空白组对照试验，整理后获得的8组织物进行应用性能测试，其中柔软性：采用柔软度测量仪进行测定，织物经纬向不同位置多次测量弯曲刚度值加权平均，弯曲刚度/mN数值与柔软性成反比；亲水性：用静态吸水时间/s表示，通过悬空滴水测试法，多次测量后计算平均值，静态吸水时间长短反比于织物亲水性优劣；耐水洗性：将经过整理后的布样放入中性洗衣粉水溶液中采用水洗色牢度试验机进行洗涤，标准水洗温度设定为25℃，标准水洗次数设定为30min/次，经过20次洗涤后脱水，用清水多次涮洗确保无洗衣粉溶液残留，烘干测试其应用性能；抗菌性：以GB/T20944.3－2008为标准，选用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为测试细菌，计算抑菌率。获得的测试结果如下所示。
表1织物样条的柔软性、亲水性和抗菌性的测试数据
Figure BDA0003232905240000151
表2织物样条水洗20次后的柔软性、亲水性和抗菌性的测试数据
Figure BDA0003232905240000152
Figure BDA0003232905240000161
从表1中的数据可以看出实施例1-3获得的改性有机防水剂处理的织物相较于对比例1-4处理的织物，其柔软性、亲水性较好，且具有一定的抗菌性，从表2数据可以看出经过20次水洗后，实施例1-3获得的改性有机防水剂处理的织物仍能够保持良好的柔软性、亲水性和抗菌性。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种改性有机硅防水剂，其特征在于，包括以下重量份的原料制成:20-30份氨基改性有机硅氧烷、20-30份改性季铵盐聚硅烷、1-3份表面活性剂、1-5份三丙二醇、1-5份乙二醇丁醚、0.01-0.1份引发剂、60-80份去离子水；
该种改性有机硅防水剂的制备方法，包括以下步骤:
步骤一:将氨基改性有机硅油、改性季铵盐聚硅烷、表面活性剂、三丙二醇和乙二醇丁醚混合均匀后，然后用甲酸调节溶液的pH在5-7之间，再加入去离子水混合均匀，获得预乳液；
步骤二:向步骤一获得的预乳液中加入引发剂，搅拌均匀后，在70-90℃下，反应6-8小时，获得一种改性有机硅防水剂。
2.根据权利要求1所述的一种改性有机硅防水剂，其特征在于，氨基改性有机硅油由以下步骤制成:
步骤S1:将烯丙基缩水甘油醚和氯铂酸的三乙胺溶液混合均匀，在85-90℃下，缓慢滴加四甲基二氢二硅氧烷，滴加时间为1-1.5h，滴完后继续反应1-2h，后减压分馏提纯，收集180-200℃，-0.01Mpa条件下的馏分，获得1,3-二（3-缩水甘油丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷；
步骤S2:将己二胺和步骤S1获得的1,3-二（3-缩水甘油丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷混合均匀，在85-95℃下反应4-6h，获得氨基封端的有机硅中间体；
步骤S3:将步骤S2所得的氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷混合均匀，以250-300r/min的搅拌速度搅拌，当反应体系的温度上升至68-73℃时加入催化剂，加入完全后继续升温至98-103℃，并保温反应2-4h，反应完成后升温至140-145℃进行减压蒸馏，获得氨基改性有机硅油。
3.根据权利要求2所述的一种改性有机硅防水剂，其特征在于，步骤S1中氯铂酸的三乙胺溶液的浓度为0.008-0.012mol/L,烯丙基缩水甘油醚、氯铂酸的三乙胺溶液、四甲基二氢二硅氧烷的用量比为2-3mol:1-3mL:1mol。
4.根据权利要求2所述的一种改性有机硅防水剂，其特征在于，步骤S2中己二胺和1,3-二（3-缩水甘油丙基）-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的加入摩尔质量比为1.8-2.2:1。
5.根据权利要求2所述的一种改性有机硅防水剂，其特征在于，步骤S3中氨基封端的有机硅中间体、十八烷基三甲氧基硅烷、催化剂的加入质量比为10-20:3-8:0.01-0.05,催化剂为四甲基氢氧化铵。
6.根据权利要求1所述的一种改性有机硅防水剂，其特征在于，改性季铵盐聚硅烷由以下步骤制成:
步骤A:将甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇混合均匀后，对反应体系进行加热，待温度上升至设定温度75-83℃时，开始加入络合铂催化剂，加入完全后再在 70-90℃下恒温反应2-4小时，获得端环氧化有机硅油；
步骤B:将步骤A获得的端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺、异丙醇混合均匀后，对反应体系进行加热，加热至80-90℃，用冰乙酸调节反应体系的pH值，维持反应体系的pH在5-6之间，继续反应8-10小时，待反应结束后减压蒸馏，获得改性季铵盐聚硅烷。
7.根据权利要求6所述的一种改性有机硅防水剂，其特征在于，步骤A中甲基含氢硅油、烯丙基缩水甘油醚和异丙醇的加入质量比为80-160:8-20:150-300。
8.根据权利要求6所述的一种改性有机硅防水剂，其特征在于，步骤B中端环氧化有机硅油、十二烷基二甲基胺和异丙醇加入的质量比为150-200:8-20:150-300。
9.根据权利要求1所述的一种改性有机硅防水剂，其特征在于，表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类表面活性剂,引发剂为十六烷基三甲氧基硅烷。
10.一种改性有机硅防水剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
步骤一:将氨基改性有机硅油、改性季铵盐聚硅烷、表面活性剂、三丙二醇和乙二醇丁混合均匀后，然后用甲酸调节溶液的pH在5-7之间，再加入去离子水混合均匀，获得预乳液；
步骤二:向步骤一获得的预乳液中加入引发剂，搅拌均匀后，在70-90℃下，反应6-8小时，获得一种改性有机硅防水剂。
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