一种壳聚糖系胶黏剂及其制备方法和应用 |
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| 申请号 | CN201610118927.4 | 申请日 | 2016-03-03 | 公开(公告)号 | CN105567119A | 公开(公告)日 | 2016-05-11 |
| 申请人 | 苏州棠华纳米科技有限公司; | 发明人 | 陈艳珍; 黄海彬; 张仁海; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种壳聚糖系胶黏剂、制备方法及其应用，它的结构式如式（1）所示：（1）；它的数均分子量为20000~30000。该壳聚糖系胶黏剂具有可降解、无刺激性气味、无毒害性、 水 溶性等特点，解决了纺织涂层行业高污染的问题，通过其自身的交联作用，解决了涤纶和锦纶自身没有活性基团，与黏合剂结合不牢固的问题,从而解决了涂层不耐水洗的 缺陷 ；而且集合了壳聚糖优异的成膜性能、吸湿性、透气性，可以使涂覆过程中膜的厚度精确控制在100nm以内，使成品织物的透气性、柔软度比普通涂层得到大幅度的提高,而且不会增加织物的重量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种壳聚糖系胶黏剂，其特征在于，它的结构式如式（1）所示： |
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| 说明书全文 | 一种壳聚糖系胶黏剂及其制备方法和应用技术领域[0001] 本发明属于胶黏剂领域，具体涉及一种壳聚糖系胶黏剂及其制备方法和应用。 背景技术[0003] 在纺织涂层行业，胶黏剂也称为交联剂，主要应用于涂层工艺。涂层整理是在织物的表面均匀的涂覆或黏合一层高分子材料，使其具有不同的功能。涂层中粘合剂将会影响到高分子功能层与织物结合的紧密程度，从而影响高分子功能层的能效发挥和耐水洗性能，也会影响到面料的柔软度和透气性，进一步影响纺织品穿着的舒适度，所以黏合剂的性能对纺织涂层产品的性能影响非常大。 [0004] 目前纺织涂层工艺正成为逐渐被淘汰的高污染高能耗工艺，是因为所用到的黏合剂多为气味刺鼻、有毒害性、不容易降解的高分子化合物，在织物表面涂覆以后会使织物变硬，失去透气性，降低纺织品穿着的舒适度，环保型水性黏合剂成为厂家竞相研究的课题。但是，现有的水性黏合剂耐水洗牢度非常低，产品经水洗后，涂层容易脱落，而影响了水性黏合剂的应用范围。因此开发一种黏性强、环保无污染的胶黏剂，成为改进纺织涂层工艺亟待解决的课题。 发明内容[0005] 本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种壳聚糖系胶黏剂。 [0006] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种壳聚糖系胶黏剂，它的结构式如式(1)所示： [0007] [0008] 它的数均分子量为20000～30000。 [0009] 优选地，壳聚糖系胶黏剂的数均分子量为24000～30000。更优选为28000～30000。 [0010] 本发明的又一目的在于提供一种上述壳聚糖系胶黏剂的制备方法，它包括以下步骤： [0013] 进一步地，所述指示剂为二肉桂丙酮，所述第一有机溶剂为二氯甲烷或氯仿或二者的组合。 [0014] 进一步地，步骤(a)中，将3-异氰酸丙烯、指示剂溶解于第一有机溶剂中，在0～5℃的条件下通入N2和HBr气体，使反应液由淡黄色变成深红色停止反应，再用甲苯萃取得3-溴丙基异氰酸酯。 [0015] 进一步地，步骤(a)中，所述3-异氰酸丙烯、指示剂、第一有机溶剂的质量比为1：8-5 -4×10 ～1.2×10 ：7～10，N2和HBr的体积比为1：0.9～1.2。 [0016] 优选地，步骤(b)中，所述第二有机溶剂为选自甲醇、乙醇及异丙醇中的一种或多种的组合。 [0017] 优选地，所述壳聚糖、氢氧化钠、第二有机溶剂、3-溴丙基异氰酸酯的质量比为1：18～22：12～16：3～6。 [0018] 进一步地，步骤(b)中，将壳聚糖、氢氧化钠加入到第二有机溶剂中配置成溶液，加热至40～60℃，搅拌20～60min后加入3-溴丙基异氰酸酯，反应2～3h后调节pH值至中性进行沉淀，过滤，用甲醇洗涤，得微黄色粉末即可。 [0019] 本发明的再一目的在于提供一种上述壳聚糖系胶黏剂在织物泡沫涂层中的应用。 [0020] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明壳聚糖系胶黏剂，具有特定的化学结构式，其具有可降解、无刺激性气味、无毒害性的水溶性特点，解决了纺织涂层行业高污染的问题，通过其自身的交联作用，解决了涤纶和锦纶自身没有活性集团，与黏合剂结合不牢固的问题,从而解决了涂层不耐水洗的缺陷；而且集合了壳聚糖优异的成膜性能、吸湿性、透气性，可以使涂覆过程中膜的厚度精确控制在100nm以内，使成品织物的透气性、柔软度比普通涂层得到大幅度的提高,而且不会增加织物的重量。附图说明 [0021] 附图1为本发明壳聚糖系胶黏剂的核磁图谱。 具体实施方式[0022] 本发明壳聚糖系胶黏剂，它的结构式如式(1)所示： [0023] [0024] 它的数均分子量为20000～30000。该壳聚糖系胶黏剂具有可降解、无刺激性气味、无毒害性的水溶性特点，解决了纺织涂层行业高污染的问题，通过其自身的交联作用，解决了涤纶和锦纶自身没有活性集团，与黏合剂结合不牢固的问题,从而解决了涂层不耐水洗的缺陷；而且集合了壳聚糖优异的成膜性能、吸湿性、透气性，可以使涂覆过程中膜的厚度精确控制在100nm以内，使成品织物的透气性、柔软度比普通涂层得到大幅度的提高,而且不会增加织物的重量。它的数均分子量优选为24000～30000，更优选为28000～30000。此时的胶黏剂分子量适中，有利于与其它化学物质充分混合，从而提高成膜性能。 [0025] 上述壳聚糖系胶黏剂的制备方法，它包括以下步骤：(a)将3-异氰酸丙烯、指示剂溶于第一有机溶剂中，置于冷浴中，通入N2和HBr气体，反应得3-溴丙基异氰酸酯；(b)将壳聚糖、氢氧化钠加入到第二有机溶剂中配置成溶液，在加热、搅拌条件下加入3-溴丙基异氰酸酯进行反应，随后调节pH值至中性进行沉淀，过滤后洗涤得微黄色粉末即可。该方法制备步骤简单，制得的壳聚糖系胶黏剂纯度较高，因而成膜性能好。 [0026] 步骤(b)中，所述壳聚糖和3-溴丙基异氰酸酯的质量比优选为1：3～6；所述指示剂为优选为二肉桂丙酮，所述第一有机溶剂优选为二氯甲烷或氯仿，所述第二有机溶剂优选为甲醇、乙醇或异丙醇。 [0027] 步骤(a)具体为：将3-异氰酸丙烯、二肉桂丙酮溶解于二氯甲烷中，在0～5℃的条件下通入N2和HBr气体，使反应液由淡黄色变成深红色停止反应，再用甲苯萃取得3-溴丙基异氰酸酯；所述3-异氰酸丙烯、二肉桂丙酮、CH2Cl2的质量比为1：8×10-5～1.2×10-4：7～10，N2和HBr的体积比为1：0.9～1.2；从而可以提高3-溴丙基异氰酸酯的纯度和产率。步骤(b)具体为：将壳聚糖、氢氧化钠加入到异丙醇中配置成溶液，加热至40～60℃，搅拌20～ 60min后加入3-溴丙基异氰酸酯，反应2～3h后调节pH值至中性进行沉淀，过滤，用甲醇洗涤，得微黄色粉末即可；步骤(b)中，壳聚糖、氢氧化钠、异丙醇、3-溴丙基异氰酸酯的质量比为1：18～22：12～16：3～6。所述壳聚糖采用现有的即可，如南通绿神生物工程有限公司生产的相对分子质量为30000、脱乙酰度＞90％的水溶性壳聚糖。 [0028] 上述壳聚糖系胶黏剂在织物泡沫涂层中的应用，该壳聚糖系胶黏剂可以单独涂覆的织物的表面，形成透气拒水的面料，也可以将其它的化学材料，如活性炭、气凝胶、纳米金属粉末、微胶囊材料等黏合在织物的表面，形成具有吸附净化共嫩、温度控制、防辐射功能的功能性面料；或者是将其与三防剂、增稠剂、发泡剂、泡沫稳定剂、水按照一定比例混合，搅拌均匀后加入泡沫涂层机涂覆在坯布上，适用于涤纶、锦纶、棉布、混纺等多种面料。增稠剂选用常规的即可，如连云港环宇海藻助剂有限公司的30目、黏度为500mPa.s的海藻酸钠；发泡剂选用常规的即可，如济南广全化工有限公司的6501-1型助剂；泡沫稳定剂选用常规的即可，如济南广全化工有限公司的6501-2型助剂；增稠剂选用常规的即可，如广东粤美化工有限公司的YM-2060；三防剂选用常规的即可，如赫特集团型号为HS1100的拒水拒油整理剂。 [0029] 下面将结合附图对本发明优选实施方案进行详细说明： [0030] 实施例1 [0031] 本实施例提供一种壳聚糖系胶黏剂的制备方法，它包括以下步骤： [0032] (a)将3-异氰酸丙烯和二肉桂丙酮(CAS号622-21-9，或称1,9-联联苯-1,3,6,8-壬四烯-5-酮，化学式为 )溶解于CH2Cl2中，然后将溶液置于冷浴中，调节冷浴温度为0℃，通入N2和HBr气体，待反应液由淡黄色变成深红色，停止反应，加入甲苯萃取产物，得产物3-溴丙基异氰酸酯备用；其中，3-异氰酸丙烯、二肉桂丙酮、CH2Cl2的质量比为1：0.0001：8，N2和HBr的体积比为1：1，3-异氰酸丙烯与HBr的摩尔比为1:3； [0033] (b)将壳聚糖和氢氧化钠加入到异丙醇中，制成溶液，加热到40℃，搅拌30min后，加入3-溴丙基异氰酸酯，反应2h后，调节pH值为7，沉淀后过滤，用甲醇洗涤，得微黄色粉末，即为丙基异氰酸酯壳聚糖胶黏剂(数均分子量为20000～22000，其核磁图谱如1所示，即结构式为 )；其中壳聚糖、氢氧化钠、异丙醇、3-溴丙基异氰酸酯的质量比为1：20：15：5的比例。 [0034] 将三防剂、制得的壳聚糖系胶黏剂、增稠剂、发泡剂、泡沫稳定剂和水按质量比为3：2：1：2：2：90混合在一起，搅拌均匀的涂覆剂备用；将涂覆剂和样布(门幅1.6米、20D、380T的尼丝纺坯布，单位面积质量为36.3g/m2)加入泡沫涂层机，按照1.0m/s的速度进行涂覆，然后在180℃温度下烘干后得到样品；测试结果表1所示。样品表面拒水性的测试根据国标GB/T 4745-2012《纺织品防水性能的检测和评价沾水法》进行测试；样品透湿性根据国标GB/T 12704.1-2009《纺织品织物透湿性实验方法第一部分：吸湿法》进行测试，测试条件HDF37.5℃；样品透气性根据国标GB/T 5453-1997《纺织品织物透气性的测试》进行测试，测试条件20cm2，100pa；样品洗涤方法根据GB/T 8629-2001《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》进行，洗涤程序5A，洗涤温度40℃，加“ECE”合成洗涤剂，转筒烘干。 [0035] 表1 涂覆实施例1中壳聚糖系胶黏剂的样布性能测试数据 [0036] [0037] 实施例2 [0038] 本实施例提供一种壳聚糖系胶黏剂的制备方法，其制备步骤与实施例1中的基本一致，不同的是，其反应参数不一致，具体为：步骤(a)中，3-异氰酸丙烯、二肉桂丙酮、CH2Cl2的质量比为1：0.00008：7，N2和HBr的体积比为1：0.9，壳聚糖、氢氧化钠、异丙醇、3-溴丙基异氰酸酯的质量比为1：18：12：3，最终得到的丙基异氰酸酯壳聚糖胶黏剂的数均分子量为24000～26000，测试结果如表2所示。 [0039] 表2 涂覆实施例2中壳聚糖系胶黏剂的样布性能测试数据 [0040] [0041] 实施例3 [0042] 本实施例提供一种壳聚糖系胶黏剂的制备方法，其制备步骤与实施例1中的基本一致，不同的是，其反应参数不一致，具体为：步骤(a)中，3-异氰酸丙烯、二肉桂丙酮、CH2Cl2的质量比为1：0.00012：10，N2和HBr的体积比为1：1.2，壳聚糖、氢氧化钠、异丙醇、3-溴丙基异氰酸酯的质量比为1：22：16：2，最终得到的丙基异氰酸酯壳聚糖胶黏剂的数均分子量为28000～30000，测试结果如表3所示。 [0043] 表3 涂覆实施例3中壳聚糖系胶黏剂的样布性能测试数据 [0044] [0045] 对比例1 [0046] 本例提供一种现有胶黏剂的应用，具体为：将三防剂、聚氨酯胶黏剂(上海思盛聚合物材料有限公司的U-57型的助剂)、增稠剂、发泡剂、泡沫稳定剂和水，按质量比3：2：1：2：2：90的比例混合在一起，搅拌均匀后得涂覆剂，将涂覆剂和样布加入泡沫涂层机，按照 1.0m/s的速度进行涂覆，然后在180℃温度下烘干后得到样品，测试结果如表3所示。 [0047] [0048] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 |
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