用于整理纺织纤维和产品的制剂及改善了手感的纺织品的制作方法

专利名称：用于整理纺织纤维和产品的制剂及改善了手感的纺织品的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及对纺织品的整理，具体而言，涉及适于对纺织纤维或由纺织纤维的制成品赋予所需性能的制剂或试剂，所述产品例如，纺织物、针织物或无纺布。
本发明的纺织品整理制剂所属类型是将有机硅化合物的水性制剂涂布至纤维上以此赋予这些纤维一种亲水和软化的整理结果。
从另一方面考虑，本发明所涉及的整理过的纺织纤维或纺织纤维品具有优良的手感并同时表现出所需的亲水性。
背景技术：
有机硅化合物广泛用于整理和改善纱线和纺织品。当有机硅化合物根据它们各自的结构和改性用于该目的时，可用作软化剂、消泡剂、疏水剂、浆纱剂(sizing agent)以及用于改进手感的试剂。
由于使用有机官能团对有机硅氧烷进行改性的可能性，因此可使有机硅适用于所需的应用目的。
大量专利文献涉及使用由其他有机基团改性的二甲基聚硅氧烷和聚硅氧烷的可能性。作为这些文献的代表，参见在《纺织整理》(“Textilveredlung”)杂志，20(1985)，第8-12页发表的一篇调查报告。
发明目的本发明的主要目的在于发现并提供用于整理纺织纤维或含有纺织纤维的产品的试剂或制剂，所述试剂或制剂能改善纤维或纤维产品的手感，并同时使它们亲水化(hydrophilize)。即使对于牢固加捻(firmly twisted)的自由端纱亦可使手感得以改善。就该目的而言，重要的是该制剂使纺织品充分润湿，并渗入纤维组成中。即使在整理疏水性纺织材料时，也应确保润湿和渗透。除了使纺织材料具有良好手感以外，该制剂还应使它们具有良好的亲水性，以确保整理过的纺织纤维或纺织品可毫无困难地再染色或套色(overdye)。
本发明的另一个目的在于所需的整理剂为具有高染浴稳定性的水性制剂形式。这意味着即使在长期储存后以及在使用过程中，特别是稀释后的使用过程中，整理剂也不会分层，并且它们与其他的常规整理助剂是相容的。
本发明的另一个目的在于提供具有改善的手感以及高度亲水性的纺织纤维和纤维产品。
本发明的另一个目的在于提供一种方法使纤维和纤维产品具有上述性能的整理结果。
总体而言，本发明的目的在于改善整理纤维和纤维产品的技艺。

发明内容
令人惊讶的是，使用以下液体制剂获得了所需的性能组合，所述制剂包括0.5-80重量％的改性有机聚硅氧烷A和B的混合物，其中A∶B的重量比为10∶1至1∶1，其中有机聚硅氧烷A为含有聚醚基团并具有至少40个二烷基甲硅烷氧基单元的线型硅氧烷，其上连接至少两个聚醚基团，各聚醚基团的分子量为600至4,000并且包括40-100摩尔％的氧乙烯单元，其余为氧丙烯单元，二烷基甲硅烷氧基单元与聚醚基团的数量比大于或等于8，并且其中有机聚硅氧烷B为含有季铵基团并带有至少20个二烷基甲硅烷氧基单元的线型硅氧烷，所述硅氧烷通过碳原子与至少两个季铵基团连接，二烷基甲硅烷氧基单元与季铵基团的数量比大于或等于10。
该制剂优选包括0.5-80重量％的有机聚硅氧烷混合物A和B，20-99.5重量％的水和/或水混溶性有机溶剂。
含有聚醚基团的线型聚硅氧烷早已知晓，并且还用于纺织整理目的以改善手感并用作润湿剂。现有技术还已知含有季铵基团的有机硅化合物可用于减少纺织品上的静电。
然而出人意料并令人惊讶的是，现已确定以上定义的有机聚硅氧烷A(含有聚醚基团的线型硅氧烷)和有机聚硅氧烷B(含有季铵基团的线型硅氧烷)的混合物具有就两组分A和B单独使用而言所不具备的性能。即使考虑到现有技术，这一协同效应也是出人意料的。
正如在下述实施例中更详细证实的那样，本发明试剂或制剂的协同效应包括手感的显著改善，即使在经过数次柔和(delicate)的洗涤周期后，这一改善也得以在很大程度上保留下来。处理过的纺织品的缝制能力以特别令人惊讶的方式得以改善。这表现为插入一根针所需的力大大降低。缝制过程中的缝针损伤(stitch damage)大大降低。衡量静电整理的比电阻(mass resistance)提高。用本发明试剂整理的纺织品无污渍。在染色设备中进行处理时，实现了完全的浴染吸净(bath exhaustion)。
有效量的其他整理剂可添加至本发明制剂中。常规的整理剂的实例为含有所须的酸性催化剂的减皱树脂(wrinkle-reducing resin)、荧光增白剂和填充剂。
改性的有机聚硅氧烷A和B可在不添加外源性乳化剂的情况下分散在水中。以这种方式形成澄清至微混浊的胶体溶液。这些水性制剂不论其浓度如何均是稳定的，即它们在储液形式下或在针对使用情形而稀释的溶液形式下均是稳定的；并且即使在长期储存后它们也不分层。
在本发明的一个优选实施方案中，制剂含有下述平均通式I聚合物作为有机聚硅氧烷A 其中，分子中的R1为相同或不同，并且代表甲基或R2基团，R2基团为-(CH2)3O(C2H4O)x(C3H6O)yR4，其中R4＝氢、1-4个碳原子的烷基或酰基，x＝10-50，并且y＝0-40，条件是R2的平均分子量为600-4,000，分子中的R3为相同或不同，并且代表1-20个碳原子的烷基，条件是R3基团的至少90摩尔％必须为甲基，n为40-200的一个值，m为0-20的一个值，条件是当m＝0时，R1＝R2。
现有技术中已知该结构的有机聚硅氧烷。它们可通过烯丙醇的聚氧乙烯醚与适宜的氢硅氧烷在催化剂，特别是铂催化剂存在下进行加成反应来合成。在至多10摩尔％的R3基团为较长链烷基的情况下，这类基团可通过适宜的烯烃与氢硅氧烷的SiH基团发生加成反应来引入。这类化合物的合成在，例如欧洲专利申请公开文本0 125 779中有记载。
本发明试剂优选含有下述平均通式II聚合物作为有机聚硅氧烷B， 其中，R3如上定义，分子中的R5为相同或不同，并且代表甲基或R6基团，R6代表下式基团， R7为二价烃基，其碳链可被氧原子间隔，分子中和基团中的的R8、R9、R10为相同或不同，并且各自代表1-18个碳原子的烷基，条件是每个基团中的R8、R9或R10中的一个基团可为-(CH2)3NHCOR11，其中R11为7-17个原子的烷基，X为一价阴离子，o为20-200的一个值，p为0-20的一个值，条件是当p＝0时，R5＝R6，并且当p＞0时，o∶p≥10。
基团R7的实例为
这种类型的化合物及其合成在德国专利申请公开文本......(专利申请P37 19 086.5-44)和美国专利3,389,160中有记载。这类化合物可通过以下方法合成使带有环氧基团的适宜的有机聚硅氧烷与叔胺反应，两者的量化比例使至少有一个叔氨基团对应于各环氧基团。该反应在有一当量的酸(以待季铵化的氮原子计)存在下，在升高的温度下进行。
在另一个优选实施方案中，本发明试剂含有下述平均通式III聚合物作为有机聚硅氧烷B 其中，R7、X如上定义，R12为可含有羟基的至少两个碳原子的二价烃基，并且其碳链可被氧原子或氮原子间隔，q为20-200的一个值，s≥1。
当s＞1时，聚合物单元以基本重复的形式出现。
取代基R12的实例为
这种类型的化合物在德国专利申请公开文本......(专利申请P3705121.0-44)中有记载。根据其中较详细记载的合成方法，首先，在氢化硅烷化催化剂的存在下，使α，ω-氢-聚硅氧烷与等摩尔量(以SiH基团计)的末端为烯烃双键的环氧化合物以已知方式反应。然后，在2摩尔当量(以下述二胺计)酸的存在下，使如此得到的反应产物与二叔胺在升高的温度下反应，两者的量使一个氨基对应于各环氧基团。
可根据本发明使用的硅氧烷的实例为硅氧烷A
A1 R1＝R3＝CH3；R2＝-(CH2)3-O-(C2H4O)30-H；n＝50，m＝5A2 R1＝R2＝-(CH2)3-O-(C2H4O)20-(C3H6O)5-H；R3＝CH3；n＝150，m＝10A3 R1＝CH3；R2＝-(CH2)3-O-(C2H4O)35-H；R3＝5摩尔％C16H33和95摩尔％CH3；n＝125，m＝15A4 R1＝R2＝-(CH2)3-O-(C2H4O)20-(C3H6O)2-CH3；R3＝CH3；n＝55，m＝0 n＝200，m＝10硅氧烷B 式B*
式B**式B*B1 R5＝R3＝CH3； o＝40，p＝4式B* R3＝CH3；o＝150，p＝10
式B* R3＝CH3；o＝30，p＝0式B** R12＝-(CH2)4-；X＝CH3COO；q＝30，s＞1式B** R12＝-(CH2)2-O-(CH2)2-；X＝Cl；q＝100，s＞1
式B*B6 R5＝R3＝CH3； o＝20，p＝2式B*B7 R5＝R6＝-(CH2)3-N(CH3)3ClR3＝CH3；o＝20，p＝0本发明试剂的实例(数据为重量％)1.20％硅氧烷A15％硅氧烷B330％1，2-丙二醇45％水2.10％硅氧烷A110％硅氧烷A410％硅氧烷B170％水3.60％硅氧烷A46％硅氧烷B234％1，2-丙二醇4.5％硅氧烷A25％硅氧烷B590％水5.20％硅氧烷A510％硅氧烷B45％硅氧烷B630％异丙醇
35％水6.2％硅氧烷A32％硅氧烷B696％水7.10％硅氧烷A45％硅氧烷B785％水在接下来的实例中，将仅含有机聚硅氧烷A的试剂的性能与同时含有机聚硅氧烷A与B的本发明试剂或制剂的性能进行比较，并展示了协同效应。水性制剂通过在高速剪切条件下将水直接掺入改性的有机聚硅氧烷A或A和B中获得。
实例1(非本发明)制剂1含有30重量％的有机聚硅氧烷A的水溶液，其中通式I中的基团和下标具有如下含义n＝20，m＝5，R1＝-CH3，R2＝-(CH2)3-O-(C2H4O)x-(C3H6O)y-H，x＝11，y＝3，R3＝-CH3。
实例2(非本发明)制剂2含有30重量％的有机聚硅氧烷A的水溶液，其中通式I中的基团和下标具有如下含义n＝75，m＝5，R1＝-CH3，R2＝-(CH2)3-O-(C2H4O)x-(C3H6O)y-H，
x＝20，y＝5，R3＝-CH3。
实例3(本发明)制剂3含有30重量％的有机聚硅氧烷A与B的混合物的水溶液，其中有机硅氧烷A与B的重量比为4∶1，聚合物A的通式I中的基团和下标具有如下含义n＝75，m＝5，R1＝-CH3，R2＝-(CH2)3-O-(C2H4O)x-(C3H6O)y-H，x＝20，y＝5，R3＝-CH3，并且聚合物B的通式II中的基团和下标具有如下含义R3＝-CH3，o＝80p＝5，R5＝-CH3， 实例4(本发明)制剂4含有30重量％的有机聚硅氧烷A与B的混合物的水溶液，其中有机硅氧烷A与B的重量比为6∶1，聚合物A的通式I中的基团和下标具有如下含义n＝75，m＝5，R1＝-CH3，
R2＝-(CH2)3-O-(C2H4O)x-(C3H6O)y-H，x＝20，y＝5，R3＝-CH3，并且聚合物B的通式II中的基团和下标具有如下含义R3＝-CH3，o＝30p＝0，R5＝R6， 实例5(本发明)制剂5含有30重量％的有机聚硅氧烷A与B的混合物的水溶液，其中有机硅氧烷A与B的重量比为2∶1，聚合物A的通式I中的基团和下标具有如下含义n＝90，m＝6，R1＝-CH3，R2＝-(CH2)3-O-(C2H4O)x-(C3H6O)y-H，x＝30，y＝0，R3＝-CH3，并且聚合物B的通式III中的基团和下标具有如下含义 q＝25，s＞1，R12＝-(CH2)6-，X＝H3C-COO
实例6(非本发明)制剂6含有15重量％的、粘度为10,000mm2s-1的二甲基聚硅氧烷的水乳状液和15重量％的、基于季铵咪唑啉化合物的有机软化剂，所述季铵咪唑啉化合物带有两个分别含有18个碳原子的较长的脂族烷基。
制剂1-6的应用测试将自由端纺纱织成的棉/聚酯针织物(36/55)在喷射染色机中进行染色，然后分别用2重量％(以织物重量计)的制剂1-6在45℃下处理20分钟，浴比为1∶10，pH为6±0.5。
在实际中常采用的条件下干燥后，对织品进行调湿并用纺织品测试方法进行检验。所得的结果列于下表。
表

*)在染色机内的处理过程中不完全的浴染吸净**)处理后，可在织物上见到少数硅氧烷斑点手感由五个人评价。符号的含义如下-初始值+/-手感略有改善+手感明显改善++手感显著改善+++手感极显著改善
权利要求
1.一种适用于整理纺织纤维和纺织纤维产品的制品，包括(a)约0.5-80重量％的第一种与第二种改性有机聚硅氧烷的混合物，其中第一种改性聚硅氧烷与第二种改性聚硅氧烷的重量比为10∶1至1∶1，其中该第一种有机聚硅氧烷为含有聚醚基团并具有至少40个二烷基甲硅烷氧基单元的线型硅氧烷，其上连接至少两个聚醚基团，各聚醚基团的分子量为约600至4,000并且包括40-100摩尔％的氧乙烯单元，其余为氧丙烯单元，该二烷基甲硅烷氧基单元与聚醚基团的数量比大于或等于8，所述第二种有机聚硅氧烷为含有季铵基团并带有至少20个二烷基甲硅烷氧基单元的线型硅氧烷，其上通过碳原子连接至少两个季铵基团，该二烷基甲硅烷氧基单元与季铵基团的数量比大于或等于10；以及(b)一种溶剂赋形剂，选自水和水混溶性溶剂。
2.权利要求1的制剂，其中所述第一种有机聚硅氧烷为一个具有下述平均通式的聚合物， 其中，分子中的R1为相同或不同，并且代表甲基或R2基团-(CH2)3O(C2H4O)x(C3H6O)yR4，其中R4＝氢、1-4个碳原子的烷基或酰基，x＝10-50，并且y＝0-40，条件是R2基团的平均分子量为600-4,000，分子中的R3为相同或不同，并且代表1-20个碳原子的烷基，条件是R3基团的至少90摩尔％为甲基，n为40-200的一个值，m为0-20的一个值，条件是当m＝0时，R1＝R2，并且当m＞0时，n∶m≥8。
3.权利要求1或2的制剂，其中所述第二种有机聚硅氧烷为一个具有下述平均通式的聚合物， 其中，分子中的R3为相同或不同，并且代表1-20个碳原子的烷基，条件是R3基团的至少90摩尔％为甲基，分子中的R5为相同或不同，并且代表甲基或下式R6基团， 其中，R7为一个二价烃基，或其碳链被一个氧原子间隔的一个二价烃基，该分子中以及基团中的R8、R9、R10为相同或不同，并且各自代表1-18个碳原子的烷基，或者每个基团中的R8、R9或R10中的一个基团为-(CH2)3NHCOR11基团，其中R11为7-17个原子的一个烷基，R8、R9或R10中的其余基团为18个碳原子的烷基，Xθ为任何一价阴离子，o为20-200的一个值，p为0-20的一个值，条件是当p＝0时，R5＝R6，并且当p＞0时，o∶p≥10。
4.权利要求1或2的制剂，其中所述第二种有机聚硅氧烷为一个具有下述平均通式的聚合物， 其中，R7为一个二价烃基，或其碳链被一个氧原子间隔的二价烃基，Xθ为任何一价阴离子，R12为一个含有羟基的至少两个碳原子的二价烃基，或含有一个羟基、且其碳链被一个氧原子或一个氮原子间隔的、至少两个碳原子的二价烃基，q为20-200的一个值，s≥1。
5.权利要求4的制剂，其中当s＞1时，该聚合物单元以重复形式出现。
6.权利要求1的制剂，基本由约0.5-80重量％的所述混合物和约20-99.5重量％的所述溶剂赋形剂组成。
7.一种整理纺织纤维或纺织纤维产品的方法，包括将权利要求1或6的制剂涂布至该纤维或纤维产品上，然后使该纤维或纤维产品干燥。
8.一种整理纺织纤维或纺织纤维产品的方法，包括将权利要求2或3的制剂涂布至该纤维或纤维产品上，并然后使该纤维或纤维产品干燥。
9.一种整理纺织纤维或纺织纤维产品的方法，包括将权利要求4的制剂涂布至该纤维或纤维产品上，并然后使该纤维或纤维产品干燥。
10.纤维或纤维产品，由权利要求7的方法所获得。
11.纤维或纤维产品，由权利要求8的方法所获得。
12.纤维或纤维产品，由权利要求9的方法所获得。
全文摘要
一种用于整理纺织纤维或含有所述纺织纤维的产品的制剂，含有0.5－80重量％的、10∶1至1∶1的改性有机聚硅氧烷A和B，其中该有机聚硅氧烷A为含有聚醚基团并具有至少40个二烷基甲硅烷氧基单元的线型硅氧烷，所述二烷基甲硅烷氧基单元与至少两个聚醚基团连接。该有机聚硅氧烷B为含有季铵基团并带有至少20个二烷基甲硅烷氧基单元的线型硅氧烷，所述二烷基甲硅烷氧基单元通过碳原子与至少两个季铵基团连接。该制剂的其余部分包括水或水混溶性溶剂。上述制剂改善了所整理的纤维或纤维产品的手感，并使它们亲水化。对于牢固加捻的自由端纱亦可使手感得以改善。整理过的纤维或纤维产品可毫无困难地再染色或套色。它们具有良好的抗静电性能。
文档编号D06N3/12GK101089280SQ20061008396
公开日2007年12月19日 申请日期2006年6月16日 优先权日2006年6月16日
发明者F·尼克尔, D·谢弗 申请人:戈尔德施米特股份公司