本发明涉及化工及高分子化学领域，尤其涉及一种甜菜碱型两性有机硅柔软剂及其制备方法。
背景技术：
柔软剂是指能够吸附于织物纤维并使纤维表面平滑以改变手感使产品更具有舒适感的一类化学物质。有机硅类柔软剂是一类性能优越、效果突出、应用广泛的柔软剂。有机硅发展至今，大约经历了四个阶段，第一阶段是20世纪60年代出现的二甲基硅油乳液；第二、三阶段是20世纪80年代通过在二甲基硅油中引入活性基（如环氧改性有机硅、羟基改性有机硅、乳液聚合型改性有机硅及氨基改性有机硅柔软剂）及20世纪90年代出现有机硅接枝聚醚链段，以改善亲水性；第四阶段是以21世纪美国迈图公司为首的三元共聚嵌段硅油，这类产品的稳定性较以前有了大幅度提升，其原理是通过两端为环氧基硅油与二元聚醚胺反应，将聚醚类亲水链段嵌入至有机硅分子中，以提升有机硅分子的稳定性；但其离子性为弱阳离子，在一些阴离子环境下还是不能稳定使用。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种甜菜碱型两性有机硅柔软剂及其制备方法，旨在解决现有技术中的柔软剂其使用受到限制的问题。
本发明的技术方案如下：
一种甜菜碱型两性有机硅柔软剂的制备方法，其中，包括步骤：
首先将端含氢硅油与烯丙基聚氧乙烯环氧基醚或者烯丙基聚氧丙烯环氧基醚按照0.48~0.5：1的摩尔比混合得到混合物，按质量比计加入占混合物10~40%的溶剂，再加入催化剂后，在80~140℃下进行加成反应2~8小时，合成出中间产物；
然后按照中间产物与仲胺聚醚的摩尔比为0.5~2:1的比例加入仲胺聚醚，在80~140℃下反应3~30小时；反应结束后，再按照磺化剂与仲胺聚醚摩尔比为0.2~2:1的比例加入磺化剂，在50~120℃下反应2~6小时，从而制得甜菜碱型两性有机硅柔软剂。
所述的甜菜碱型两性有机硅柔软剂的制备方法，其中，所述的端含氢硅油为平均分子量为2000~20000的两端为二甲基硅氢键封端的二甲基硅氧烷。
所述的甜菜碱型两性有机硅柔软剂的制备方法，其中，所述的烯丙基聚氧乙烯环氧基醚或者烯丙基聚氧丙烯环氧基醚的结构通式为CH2=CHCH2O(C2H4O)n(CH2CH(CH3)O)mCH2(CHCH2)O，式中m为0~30的整数，n为2~40的整数。
所述的甜菜碱型两性有机硅柔软剂的制备方法，其中，所述的溶剂为异丙醇、乙二醇单丁醚、己二醇和丙二醇中的一种或多种混合物。
所述的甜菜碱型两性有机硅柔软剂的制备方法，其中，所述的催化剂为氯铂酸。
所述的甜菜碱型两性有机硅柔软剂的制备方法，其中，所述的仲胺聚醚为两端为仲胺基封端的聚氧乙烯醚或者聚氧丙烯醚；所述仲胺聚醚的结构通式为HN(CH3)(CH2CH(CH3)O)a(C2H4O)b(CH2CH(CH3)O)cCH2(CH3)CH(CH3)NH，式中a为1~40之间的整数，b为0~30之间的整数，c为1~40之间的整数。
所述的甜菜碱型两性有机硅柔软剂的制备方法，其中，所述的磺化剂为1,3-丙烷磺内酯或1,4-丁烷磺内酯中的一种或两种混合物。
所述的甜菜碱型两性有机硅柔软剂的制备方法，其中，所述中间产物与仲胺聚醚的摩尔比1:1。
一种甜菜碱型两性有机硅柔软剂，其中，采用如上任一项所述的制备方法制成。
有益效果：本发明所制备的甜菜碱型两性有机硅柔软剂的稳定性好，适用性广，经其处理后的纺织面料，手感柔软、蓬松，平滑性佳，而且亲水性能优异。
具体实施方式
本发明提供一种甜菜碱型两性有机硅柔软剂及其制备方法，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。
本发明所提供的一种甜菜碱型两性有机硅柔软剂的制备方法，其包括步骤：
首先将端含氢硅油与烯丙基聚氧乙烯环氧基醚或者烯丙基聚氧丙烯环氧基醚按照0.48~0.5：1的摩尔比混合得到混合物，按质量比计加入占混合物10~40%的溶剂，再加入催化剂后，在80~140℃下进行加成反应2~8小时，合成出中间产物；
然后按照中间产物与仲胺聚醚的摩尔比为0.5~2:1的比例加入仲胺聚醚，在80~140℃下反应3~30小时；反应结束后，再按照磺化剂与仲胺聚醚摩尔比为0.2~2:1的比例加入磺化剂，在50~120℃下反应2~6小时，从而制得甜菜碱型两性有机硅柔软剂。
本发明的主要步骤是首先将端含氢硅油与烯丙基聚氧乙烯（丙烯）环氧基醚按照一定比例加入溶剂中，在催化剂的作用下合成出端环氧封端的乙烯基聚醚封端的聚端氢二甲基硅氧烷；然后与仲胺聚醚反应，合成出分子链中含有季铵结构的聚醚胺嵌段硅油，最后加入磺化剂进行反应，从而制得甜菜碱型两性有机硅柔软剂。本发明所制备的甜菜碱型两性有机硅柔软剂的稳定性好，适用性广，经其处理后的纺织面料，手感柔软、蓬松，平滑性佳，而且亲水性能优异。
进一步，所述的端含氢硅油为平均分子量为2000~20000的两端为二甲基硅氢键封端的二甲基硅氧烷。
进一步，所述的烯丙基聚氧乙烯环氧基醚或者烯丙基聚氧丙烯环氧基醚的结构通式为CH2=CHCH2O(C2H4O)n(CH2CH(CH3)O)mCH2(CHCH2)O，式中m为0~30的整数，n为2~40的整数。
进一步，所述的溶剂为异丙醇、乙二醇单丁醚、己二醇和丙二醇中的一种或多种混合物。
进一步，所述的催化剂为氯铂酸。
进一步，所述的仲胺聚醚为两端为仲胺基封端的聚氧乙烯醚或者聚氧丙烯醚；所述仲胺聚醚的结构通式为HN(CH3)(CH2CH(CH3)O)a(C2H4O)b(CH2CH(CH3)O)cCH2(CH3)CH(CH3)NH，式中a为1~40之间的整数，b为0~30之间的整数，c为1~40之间的整数。
进一步，所述的磺化剂为1,3-丙烷磺内酯或1,4-丁烷磺内酯中的一种或两种混合物。
进一步，所述中间产物与仲胺聚醚的摩尔比1:1。
在上面制得的甜菜碱型两性有机硅柔软剂中，为得到较好的乳液，可加入占甜菜碱型两性有机硅柔软剂总质量10%的乳化剂，其中乳化剂把控异构十三醇聚氧乙烯醚1350和异构十三醇聚氧乙烯醚1350，两者质量比为1:1，搅拌均匀后加入占甜菜碱型两性有机硅柔软剂总质量0.2%的冰醋酸，在搅拌条件下加入占占甜菜碱型两性有机硅柔软剂总质量58.8%的水进行乳化，从而制得30%硅含量的甜菜碱型两性有机硅柔软剂乳液。
本发明还提供一种甜菜碱型两性有机硅柔软剂，其采用如上任一项所述的制备方法制成。
实施例1
首先将平均分子量为8000的端含氢硅油与烯丙基聚氧乙烯环氧基醚AEH-2000按照摩尔比为0.5：1加入四口烧瓶中得到混合物，加入混合物总质量30%的乙二醇单丁醚，再加入20ppm的催化剂氯铂酸后在120℃下进行加成反应4小时，合成出中间产物，中间产物为端环氧封端的乙烯基聚醚封端的聚端氢二甲基硅氧烷；然后按照与中间产物摩尔比为1:1的比例加入仲胺聚醚SD-231，在110℃下反应8小时；反应结束后，再按照1,4-丁烷基内酯与仲胺聚醚的摩尔比为2:1的比例加入1,4-丁烷基内酯，在120℃反应2小时，从而制得甜菜碱型两性有机硅柔软剂。
实施例2
首先将平均分子量为13000的端含氢硅油与烯丙基聚氧乙烯环氧基醚AEH-1000按照摩尔比为0.48：1加入四口烧瓶中得到混合物，加入混合物总质量40%的异丙醇，再加入8ppm的催化剂氯铂酸后在80℃下进行加成反应8小时，合成出中间产物，中间产物为端环氧封端的乙烯基聚醚封端的聚端氢二甲基硅氧烷；然后按照与中间产物摩尔比为1:1的比例加入仲胺聚醚SD-401，在80℃下反应20小时；反应结束后，再按照1,3-丙烷基内酯与仲胺聚醚摩尔比为1:1的比例加入1,3-丙烷基内酯，在70℃反应4小时，从而制得甜菜碱型两性有机硅柔软剂。
实施例3
首先将平均分子量为2000的端含氢硅油与烯丙基聚氧乙烯环氧基醚AEH-400按照摩尔比为0.5：1加入四口烧瓶中得到混合物，加入混合物总质量20%的己二醇，再加入12ppm的催化剂氯铂酸后在140℃下进行加成反应2小时，合成出中间产物，中间产物为端环氧封端的乙烯基聚醚封端的聚端氢二甲基硅氧烷；然后按照与中间产物摩尔比为2:1的比例加入仲胺聚醚SD-401，在110℃下反应8小时；反应结束后，再按照1,3-丙烷基内酯与仲胺聚醚摩尔比为2:1的比例加入1,3-丙烷基内酯，在50℃反应6小时，从而制得甜菜碱型两性有机硅柔软剂。
实施例4
首先将平均分子量为20000的端含氢硅油与烯丙基聚氧乙烯环氧基醚E480按照摩尔比为0.5：1加入四口烧瓶中得到混合物，加入混合物总质量10%的戊二醇，再加入20ppm的催化剂氯铂酸后在130℃下进行加成反应6小时，合成出中间产物，中间产物为端环氧封端的乙烯基聚醚封端的聚端氢二甲基硅氧烷；然后按照与中间产物摩尔比为1:1的比例加入仲胺聚醚SD-2001，在110℃下反应4小时；反应结束后，再按照1,4-丁烷基内酯与仲胺聚醚摩尔比为1:5的比例加入1,4-丁烷基内酯，在80℃反应4小时，从而制得甜菜碱型两性有机硅柔软剂。
在上面制得的甜菜碱型两性有机硅柔软剂中，为得到较好的乳液，可加入占甜菜碱型两性有机硅柔软剂总质量10%的乳化剂，其中乳化剂把控异构十三醇聚氧乙烯醚1350和异构十三醇聚氧乙烯醚1350，两者质量比为1:1，搅拌均匀后加入占甜菜碱型两性有机硅柔软剂总质量0.2%的冰醋酸，在搅拌条件下加入占占甜菜碱型两性有机硅柔软剂总质量58.8%的水进行乳化，从而制得30%硅含量的甜菜碱型两性有机硅柔软剂乳液。
手感评价
对比标准：将以上30%硅含量的甜菜碱型两性有机硅柔软剂乳液配置成60g/L的工作液，对纯白色纯棉拉架布进行整理，在150~160℃下定型120秒。
评价方法：手感主要从平滑性和细腻度方面考察，由多名专家盲摸，5级为最好，1级为最差。
亲水性评价
对比标准：将以上30%硅含量的甜菜碱型两性有机硅柔软剂乳液配置成60g/L的工作液，对纯白色纯棉拉架布进行整理，在150~160℃下定型120秒。
评价方法：将水滴滴加在整理织物的表面上，计算水滴完全在织物上铺展开吸收的时间，单位为s。
比较结果如下表一：
表一
从以上实施例可以看出，本发明所制备的甜菜碱型两性有机硅柔软剂的稳定性好，适用性广，经其处理后的纺织面料，手感柔软、蓬松，平滑性佳，而且亲水性能优异。
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。