阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201410311187.7 | 申请日 | 2014-07-02 | 公开(公告)号 | CN104130376A | 公开(公告)日 | 2014-11-05 |
| 申请人 | 上海大学; | 发明人 | 俞成丙; 陆丁荣; 杨丹; 董红霞; 胡季华; 李秦龙; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种阳离子型有机 硅 改性聚 氨 酯乳液及其制备方法。本发明方法的主要过程为：（1）氨基硅油的合成，将八甲基环四硅 氧 烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、氢氧化 钾 和去离子 水 放在反应容器中在100～110℃的 温度 范围下，制得氨基硅油；（2）加入卤代烷或环氧卤代烷，在50～90℃的温度下进行季铵化处理，脱除小分子物后得到季铵化改性氨基硅油；（3）在高分子量聚醚多元醇、阳离子型二醇扩链剂与异佛尔 酮 二异氰酸酯的预聚物中滴加步骤（2）制得的季铵化改性氨基硅油，在60～90℃温度下反应，得到阳离子型有机硅改性聚氨酯，然后加入去离子水，得到阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液。本发明的产物可应用于纺织品 整理 ，尤其是腈纶织物，具有较好的抗起毛起球性和手感。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液，其特征在于该乳液由阳离子型有机硅改性聚氨酯直接分散在去离子水中制得的，固含量在40～60%之间。 |
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| 说明书全文 | 阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及一种聚氨酯乳液及其制备方法，特别是一种阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液及其制备方法。 背景技术[0002] 织物在穿着和洗涤过程中，经摩擦、揉搓和洗刷等外力持续作用，在发生明显的损坏之前，织物上极易产生起毛起球现象。织物表面的起毛起球问题，一般在天然纤维和化学纤维织物上都会出现，而化纤较为明显与突出，尤其是腈纶织物。织物起毛起球性既使织物外观恶化，不但影响了服饰的美观性，也影响其服用牢度。 [0003] 为了解决织物的起毛起球问题，人们在聚合改性、调整纺丝工艺，以及整理改性技术方面进行了大量的研究和探索工作，目前已有不少抗起毛起球的原理和方法，但各有其优缺点。如用有机胺或无机强碱对涤纶进行腐蚀，降低纤维强力，此法虽有效但不易控制；通过改善纱线结构和织物结构，虽然有一定效果，但织物手感外观等受到影响；也可采用制造强力较低的涤纶或异形截面丝，虽然有效，但不属于纺织染整范围；也可强化烧毛工艺和热定型工艺，但容易使织物失去丰满特性，引起手感板硬粗糙，因此应用受到限制；或者在涤纶纤维大分子中引入第三单体制造抗起球纤维，如加入第三单体聚乙二醇、聚丙二醇、邻位或间位苯二甲酸、脂肪族二元酸共聚可得到抗起球纤维，可制成很好的西服面料，也可作运动衣、便服、衬衫、床上用品和装饰用品等；也可采用树脂整理法，利用丙烯酸酯共聚物、聚氨酯等整理剂进行抗起毛起球后整理。 [0004] 在上述的这些方法中，通过树脂整理法可取得明显的抗起毛起效果，目前在纺织物的抗起毛起球的方法中，主要采用这种方法。利用抗起毛起球剂树脂，通过在纤维表面包覆一层耐磨的树脂膜，减弱纤维间的滑移性，并且利用树脂将纤维端头黏附在纱线上，可有效提高针织物的抗起毛起球性，但是这些方法的不足之处在于，织物的抗起毛起球性能持久性较差，整理后织物手感僵硬，失去原有的纺织品风格。 发明内容[0005] 本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的问题，提供一种阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液。 [0006] 本发明的目的之二在于提供该乳液的制备方法。 [0007] 为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：一种阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液，其特征在于该乳液由阳离子型有机硅改性聚氨酯分散在去离子水中制得的，固含量在40～60%之间。 [0008] 一种制备上述的阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液的方法，其特征在于该方法的具体步骤为：a.氨基硅油的合成：采用的原料及其重量百分含量为： 八甲基环四硅氧烷 80～88% N-β-（氨乙基）-γ- 氨丙基甲基二甲氧基硅烷 15～20% 六甲基二硅氧烷 0.5～0.9% 氢氧化钾 0.2～0.8% 以上各组分重量百分含量之和为100%； 将上述原料和去离子水加入到反应容器中，在100～110℃温度下，反应5～6小时，冷却后得到的粘稠液体，即为所合成的氨基硅油；其中去离子水与八甲基环四硅氧烷的摩尔比为1:1； b.季铵化改性氨基硅油的制备：将卤代烷或环氧卤代烷溶解在乙醇中，加热到50～ 80℃后，边搅拌边滴加步骤a所得氨基硅油，反应3～5小时后，升温到80～90℃，再反应1～3小时；抽真空，脱除水分和乙醇后，得到季铵化改性氨基硅油；其中卤代烷或环氧卤代烷与氨基硅油的摩尔比为1：（0.7～1.4）；所述的卤代烷的通式为： ，其中，n为0～8的整数，×为卤素原子；所述的环氧卤代烷通式为： ，其中，n为0～3的整数，×为卤素原子。 [0009] c. 阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液的合成：将聚醚多元醇、阳离子型二醇扩链剂和二异氰酸酯混合，在70～90℃下反应5～9 小时，得到阳聚氨酯预聚物；再缓慢加入步骤b所得季铵化改性氨基硅油，在60～90℃下反应2～3 小时，调节pH 值至4～6，边搅拌边缓慢加入去离子水，加完后，继续搅拌1小时，得到阳离子型有机硅改性聚氨酯均匀乳液；其中的去离子水用量根据最终产物的固含量确定；其中阳离子型聚氨酯预聚物与季铵化改性氨基硅油的重量比为1:0.4～5.0倍；所述的扩链剂与聚醚多元醇的摩尔比为1～（4∶1），所述的二异氰酸酯中的异氰酸酯基与聚醚多元醇的羟基的摩尔比为1.0～ 1.5∶1。 [0010] 上述的聚醚多元醇是分子量在4000～8000的聚环氧丙烷醚二醇和聚环氧乙烷醚二醇中的一种或两种。 [0011] 上述的所述的阳离子型二醇扩链剂为：3- 二甲胺基-1，2- 丙二醇、N，N- 二( 羟乙基)-N’，N’- 二甲基-1，3- 丙二胺或N，N- 二(2- 羟基丙基)-N’，N’- 二甲基-1，3- 丙二胺。 [0012] 上述的所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯。 [0013] 本发明的阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液将聚氨酯和改性硅油起来，融合了这两种常规整理剂的优势和特点。聚氨酯是由多异氰酸酯和多元醇聚合而成的链段型嵌段高聚物，由于这种高聚物既具有氨基甲酸酯硬段的强极性，也具有聚醚软段的柔顺性，这样可使聚氨酯材料具有高强度、耐溶剂、较强的附着性，和良好的回弹性、耐磨、抗撕裂、抗屈挠性等物理机械性能。当采用含离子基团的低分子二醇作为扩链剂时，可以在聚氨酯链上引入可电离的基团；而有机硅是在聚硅氧烷大分子链上引入含氨基、环氧基或聚醚的端基或侧基，将其用于织物整理剂，吸附于织物纤维表面，赋予织物优良的成膜性、防皱性、回弹性、柔软性、疏水性、手感滑爽舒适性，成为织物柔软整理的主要品种。本发明的阳离子型有机硅改性聚氨酯是在聚氨酯在合成最后阶段，用改性氨基硅油封端，使聚氨酯和改性氨基硅油通过化学键键起来，从而避免了共混后改性硅油和聚氨酯的不相容问题，取得更为优良的整理效果。 [0014] 本发明的阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液在产品制备时，制备的聚氨酯和改性硅油均带有阳离子荷电性， 因而该乳液具有较强的阳离子荷电性，利用荷电聚氨酯的自乳化能力，可以方便地制备微乳化水分散液，产品可望获得特殊的性能。尤其是利用整理剂的自乳化特点，可以完全去除低分子乳化剂，降低体系中分散粒子的尺寸，提高乳液分散体的稳定性，并改善与其他助剂的相容性，实现织物整理剂的多功能化。因此阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液具有很好的应用效果，织物的整理后有更为优越的整理效果。 [0015] 用本发明方法制备的阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液，采用季铵化改性封闭氨基硅油链段中氨基上的活泼氢，从而改变其在加工和服用过程中的泛黄程度，同时整理剂上的阳离子能与腈纶中的第三单体产生较强的离子作用，有效提高抗起毛起球整理效果的持久性。通过改性氨基硅油中的活泼氢与聚氨酯的-NCO官能团的反应，使有机硅与聚氨酯发生化学键接，强化了树脂对织物的粘结与处理效果，使织物在整理后可取得较好的手感，并大幅提高织物的抗起毛起球性。同时该阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液亦可应用于织物的抗菌整理，同时进一步提高织物的抗起毛起球性，并保持其它优良性能不变。该阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液可应用于织物整理，尤其是腈纶织物，使之具有极佳的抗起毛起球效果。附图说明 [0016] 图1为实施例一～五整理后织物的性能比较表。 具体实施方式[0017] 下面通过具体实施方式对本发明作进一步的描述，但不能认为本发明仅限于本实施方式。 [0018] 实施例一：（1）氨基硅油的合成：将82.0g八甲基环四硅氧烷、17.7g N-β-（氨乙基）-γ- 氨丙基甲基二甲氧基硅烷（南京旭杨化工有限公司的市售产品，商品牌号为偶联剂KH-602）、0.6g封端剂六甲基二硅氧烷、0.7g催化剂氢氧化钾和4.1g去离子水加入到反应容器中，加热至 105℃，反应6小时，冷却后得到的粘稠液体，即为所合成的氨基硅油。 [0019] （2）季铵化改性氨基硅油的制备：在反应容器中加入1.1g溴乙烷，溶解在乙醇中，加热到75℃后，边搅拌边滴加100.0g氨基硅油，继续反应5小时后，升温到80℃，再反应1.5小时，然后抽真空脱除水分和乙醇，得到季铵化改性氨基硅油。 [0020] （3）阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液的合成：将30.0g已脱水的聚醚（江苏金栖聚氨酯有限公司的市售产品，商品规格为N230） 和10.7g异佛尔酮二异氰酸酯，在70℃下反应8小时。加入6.5g N，N- 二(2- 羟基丙基)- N’，N’- 二甲基-1，3- 丙二胺，继续在60℃下反应3小时，缓慢加入50.0g 季铵化改性氨基硅油，反应3小时，得到阳离子型有机硅改性聚氨酯。将制得的阳离子型有机硅改性聚氨酯的PH 值调至5，水浴温度85℃，边搅拌边缓慢加入去离子水，加完后，继续搅拌一个小时，得阳离子型有机硅改性聚氨酯均匀乳液。 [0021] 实施例二：将实施例一（2）季铵化改性氨基硅油的制备中的溴乙烷用1.0g环氧氯丙烷代替，其它原料用量和操作步骤与实施例一相同。 [0022] 实施例三：将实施例一（3）阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液的合成中的季铵化改性氨基硅油用量改为135.0g 季铵化改性氨基硅油，其它原料用量和操作步骤与实施例一相同。 [0023] 实施例四：将实施例一（3）阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液的合成中的聚醚改为36.0g已脱水的聚醚（江苏金栖聚氨酯有限公司市售产品，商品规格为N240），其它原料用量和操作步骤与实施例一相同。 [0024] 实施例五：将实施例一（3）阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液的合成中的N，N- 二(2- 羟基丙基)- N’，N’- 二甲基-1，3- 丙二胺改为6.3g 3- 二甲胺基-1，2- 丙二醇，N，N- 二( 羟乙基)-N’，N’- 二甲基-1，3- 丙二胺，其它原料用量和操作步骤与实施例一相同。 [0025] 按浴比为1:20加水后，分别加入实施例一～五中制得的阳离子型有机硅改性聚氨酯乳液（用量为腈纶织物重量的3.5%），升温到55℃运转25 min后，出缸，脱水，烘干，在140℃下焙烘3min。分别采用GB/T4802.3-2008文献规定的方法进行检测，结果见图1。 [0026] 从图1中实施例一～五的测定结果来看，利用本发明提供的合成方法，选择适当的、适量的原料，可以合成出手感滑爽、优良的抗起毛起球性整理剂，比普通聚氨酯乳液高出1个级别。 |
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