三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，包括以下步骤：首先将端环氧封端剂和聚醚胺进行反应得到聚醚改性封端剂；然后加入八甲基环四硅氧烷及催化剂反应得到三元嵌段有机硅共聚物；最后向三元嵌段有机硅共聚物中加入异丙醇至所需固含量加热搅拌即得。本发明三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，采用先制成改性封端剂，然后加入D4扩链聚合制得三元嵌段有机硅，省去了制成硅油中间体提纯的步骤，可以有效控制含固率，不需要加额外的乳化剂，易乳化不漂油，产品直接开稀就可以使用，不要额外操作，可以提高大生产效率，有效的降低成本，将其应用到织物柔软整理中可以提升织物的柔软性能。
【专利说明】三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子合成【技术领域】，具体涉及一种三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]有机硅柔软剂为硅氧烷基聚合物及它们的衍生物。它的柔软作用是硅氧键中的氧原子吸附在纤维表面上，使疏水性的甲基定向排列，把纤维表面覆盖起来。由于硅氧键的键角在外力作用下可以改变而产生伸缩，因此，用有机硅柔软剂处理后的织物，织物表面上形成一层坚韧拒水且可以伸缩的连续薄膜，不仅使织物具有柔软滑爽的性能，还赋予织物表面光泽、弹性、丰满、防皱、耐磨、防污和毛料感强等特色，并能提高织物的缝纫性，因此得到了广泛的应用。
[0003]最早使用的有机硅是非活性的，称为聚二甲基硅氧烷(DMPS)，简称甲基硅油。由于其聚合度不高，本身不能交联，对纤维也不起反应，整理后的织物手感、牢度及弹性均不理想，因此它不能直接作为柔软剂使用，必须在乳化剂的作用下制备成硅油乳液后才能应用于织物。其后是活性类的有机硅，是将二甲基聚硅氧烷(DMPS)线型结构的两端用羟基(-0H)取代，或用羟基封头，使其具有一定的亲水性。用这种端羟基封头的二甲基聚硅氧烷制成的乳液，就是所谓的有机硅羟乳。至今，较多的是将反应性基团接入有机硅称作改性有机硅，使有机硅主链上活性基被更活泼的基团取代而得，如被-0H，-CH2CH2O-, -CONH2, -COOCH3等取代，可进一步提高柔软剂的活性，有利于织物获得柔软、防皱、防起毛起球、亲水、抗静电等效果。
[0004]目前考虑各种因素，市售的改性硅油以氨基改性硅油较多，绝大部分是N-(B_氨乙基)-y-氨丙基改性聚硅氧烷，由于它侧链上的伯氨基和仲氨基含有活泼氢，容易被氧化产生发色基团(偶氮基和氧化偶氮基)而引起黄变，并且氨基硅油还有不易乳化，容易破乳在织物上形成油斑等亲水性差的缺点。所以开发一种牢度好，亲水性好，同时还能拥有良好柔软性能的有机硅柔软剂是当前的热门话题。比较先进的产品是嵌段硅油，即通过嵌段共聚在有机硅产品中嵌入亲水性好的氨基聚醚链段，利用氨基的隐性阳离子特性和聚醚的亲水性解决上述问题，然而现有嵌段硅油制备方法通过需要先制备硅油中间体并进行提纯，工艺复杂，且使用时不易控制含固率。嵌段硅油的品种变化比氨基硅油复杂得多。氨基硅油主要是通过调节硅油的分子质量(黏度)及偶联剂的品种和用量，以开发不同性能的品种。合成嵌段硅油时，采用不同的原料、不同的溶剂和工艺流程，开发出来的产品在性能上差异很大。因此，全嵌段硅油的分子结构以及不同基团表现出来的特性，对提升嵌段硅油的应用性能，具有共性或特性的产品，起到很大的作用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，亲水性好，易乳化，乳液稳定，且无需制备硅油中间体，可以有效控制含固率。
[0006]本发明所采用的技术方案是:三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，具体包括以下步骤:
[0007]步骤1:将端环氧封端剂和聚醚胺加入反应器中，并加入异丙醇，然后升温至70°C?100°C反应3?6h，得到聚醚改性封端剂；
[0008]步骤2:将步骤I得到的聚醚改性封端剂降温后加入八甲基环四硅氧烷及催化剂，升温至70°C?80°C，真空干燥0.5?lh，然后在70°C?110°C的温度下反应至体系黏度不再变化，得到三元嵌段有机硅共聚物；
[0009]步骤3:向步骤2得到的三元嵌段有机硅共聚物中加入异丙醇至所需固含量，在60V?65°C的温度下搅拌I?2h，得到三元嵌段有机硅柔软剂。
[0010]本发明的特点还在于，
[0011]步骤I中端环氧封端剂为1，1，3，3-四甲基-1，3 二 [3-(环氧乙基甲氧基)丙基]
二硅氧烷。
[0012]步骤I中端环氧封端剂和聚醚胺的物质的量比为0.5?2:1。
[0013]步骤I中异丙醇的质量与加入的端环氧封端剂和聚醚胺的总质量相等。
[0014]步骤2中降温至45 °C?55 °C。
[0015]步骤2中八甲基环四硅氧烷的质量为端环氧封端剂质量的25?40倍。
[0016]步骤2中催化剂为四甲基氢氧化铵，所述催化剂的加入量为端环氧封端剂、聚醚胺和八甲基环四硅氧烷总质量的0.5%。?1%。。
[0017]步骤2中真空干燥的真空度为0.6?0.9MPa。
[0018]步骤3中固含量为50%?80%。
[0019]本发明的有益效果是:本发明三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，采用先制成改性封端剂，然后加入D4扩链聚合制得三元嵌段有机硅，省去了制成硅油中间体提纯的步骤，在有机硅中嵌段入亲水链段，由于是后加溶剂法，可以有效控制含固率，不需要加额外的乳化剂，易乳化不漂油，产品直接开稀就可以使用，不要额外操作，可以提高大生产效率，有效的降低成本，使用其对织物整理后，能利用硅氧烷有效提高织物柔软性，同时，保持良好亲水性和优异的透湿、透气性，没有传统硅油中的油腻感，增加轻薄爽滑的手感。
【具体实施方式】
[0020]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0021]本发明三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，具体包括以下步骤:
[0022]步骤1:将端环氧封端剂1，I, 3，3-四甲基-1，3 二 [3_(环氧乙基甲氧基)丙基]二娃氧烧(cas号:126-80-7)和聚醚胺按照物质的量比为0.5?2:1加入反应器中，并加入与端环氧封端剂和聚醚胺的总质量相等异丙醇，然后升温至70°C?100°C反应3?6h，得到聚醚改性封端剂；
[0023]步骤2:将步骤I得到的聚醚改性封端剂降温至45°C?55°C，加入端环氧封端剂质量25?40倍的八甲基环四硅氧烷(D4)，以及端环氧封端剂、聚醚胺和八甲基环四硅氧烷总质量0.5%。?1%。的催化剂四甲基氢氧化铵，开启真空泵，将真空度调至0.6?0.9MPa，升温至70°C?80°C，真空干燥0.5?lh，同时抽出异丙醇，然后在70°C?110°C的温度下反应2?7h至体系黏度不再变化，得到三元嵌段有机硅共聚物；
[0024]步骤3:向步骤2得到的三元嵌段有机硅共聚物中加入异丙醇调节固含量至50%?80%，在60°C?65°C的温度下搅拌I?2h，得到三元嵌段有机硅柔软剂。
[0025]本发明的有益效果是:本发明三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，采用先制成改性封端剂，然后加入D4扩链聚合制得三元嵌段有机硅，省去了制成硅油中间体提纯的步骤，在有机硅中嵌段入亲水链段，由于是后加溶剂法，可以有效控制含固率，不需要加额外的乳化剂，易乳化不漂油，产品直接开稀就可以使用，不要额外操作，可以提高大生产效率，有效的降低成本。本发明可以制得柔软亲水性能优良、储存性质稳定、乳化简单，乳液性质稳定和耐水解的三元嵌段有机硅共聚物，将其应用到织物柔软整理中可以提升织物的柔软性能，包括提高平滑度，降低动静摩擦系数，同时，保持织物良好亲水性和优异的透湿、透气性，没有传统硅油中的油腻感，增加轻薄爽滑的手感。
[0026]实施例1
[0027]步骤1:将端环氧封端剂1，I, 3，3-四甲基-1，3 二 [3_(环氧乙基甲氧基)丙基]二硅氧烷和聚醚胺ED-2003按照物质的量比为1.1:1加入反应器中，并加入与端环氧封端剂和聚醚胺的总质量相等异丙醇，然后升温至85°C反应4h，得到聚醚改性封端剂；
[0028]步骤2:将步骤I得到的聚醚改性封端剂降温至50°C，加入端环氧封端剂质量28倍D4，以及端环氧封端剂、聚醚胺ED-2003和八甲基环四硅氧烷总质量0.5%。的催化剂四甲基氢氧化铵，开启真空泵，将真空度调至0.8MPa，升温至80°C，真空干燥lh，同时抽出异丙醇，然后恢复常压，并降温至50°C然后在80°C的温度下反应5h，体系黏度不再变化，得到三元嵌段有机硅共聚物；
[0029]步骤3:向步骤2得到的三元嵌段有机硅共聚物中加入异丙醇调节固含量至60%，在60°C的温度下搅拌2h，得到三元嵌段有机硅柔软剂。
[0030]实施例2
[0031]步骤1:将端环氧封端剂1，I, 3，3-四甲基-1，3 二 [3_(环氧乙基甲氧基)丙基]二硅氧烷和聚醚胺ED-2003按照物质的量比为0.5:1加入反应器中，并加入与端环氧封端剂和聚醚胺的总质量相等异丙醇，然后升温至70°C反应6h，得到聚醚改性封端剂；
[0032]步骤2:将步骤I得到的聚醚改性封端剂降温至55°C，加入端环氧封端剂质量40倍D4，以及端环氧封端剂、聚醚胺ED-2003和八甲基环四硅氧烷总质量1%。的催化剂四甲基氢氧化铵，开启真空泵，将真空度调至0.6MPa，升温至80°C，真空干燥lh，同时抽出异丙醇，然后恢复常压，并降温至50°C然后在110°C的温度下反应2h，体系黏度不再变化，得到三元嵌段有机娃共聚物；
[0033]步骤3:向步骤2得到的三元嵌段有机硅共聚物中加入异丙醇调节固含量至70%，在65°C的温度下搅拌lh，得到三元嵌段有机硅柔软剂。
[0034]实施例3
[0035]步骤1:将端环氧封端剂1，I, 3，3-四甲基-1，3 二 [3_(环氧乙基甲氧基)丙基]二硅氧烷和聚醚胺ED-900按照物质的量比为2:1加入反应器中，并加入与端环氧封端剂和聚醚胺的总质量相等异丙醇，然后升温至100°C反应3h，得到聚醚改性封端剂；
[0036]步骤2:将步骤I得到的聚醚改性封端剂降温至45°C，加入端环氧封端剂质量25倍D4，以及端环氧封端剂、聚醚胺ED-900和八甲基环四硅氧烷总质量0.7%。的催化剂四甲基氢氧化铵，开启真空泵，将真空度调至0.9MPa，升温至75 °C，真空干燥0.5h，同时抽出异丙醇，然后恢复常压，并降温至50°C然后在70°C的温度下反应7h，体系黏度不再变化，得到三元嵌段有机硅共聚物；
[0037]步骤3:向步骤2得到的三元嵌段有机硅共聚物中加入异丙醇调节固含量至50%，在63°C的温度下搅拌1.5h，得到三元嵌段有机硅柔软剂。
[0038]实施例4
[0039]步骤1:将端环氧封端剂1，I, 3，3-四甲基-1，3 二 [3_(环氧乙基甲氧基)丙基]二硅氧烷和聚醚胺ED-900按照物质的量比为1.5:1加入反应器中，并加入与端环氧封端剂和聚醚胺的总质量相等异丙醇，然后升温至90°C反应4h，得到聚醚改性封端剂；
[0040]步骤2:将步骤I得到的聚醚改性封端剂降温至50°C，加入端环氧封端剂质量35倍D4，以及端环氧封端剂、聚醚胺ED-900和八甲基环四硅氧烷总质量0.8%。的催化剂四甲基氢氧化铵，开启真空泵，将真空度调至0.9MPa，升温至70°C，真空干燥0.8h，同时抽出异丙醇，然后恢复常压，并降温至50°C然后在80°C的温度下反应5h，体系黏度不再变化，得到三元嵌段有机硅共聚物；
[0041]步骤3:向步骤2得到的三元嵌段有机硅共聚物中加入异丙醇调节固含量至80%，在60°C的温度下搅拌lh，得到三元嵌段有机硅柔软剂。
[0042]将本发明实施例1制备的三兀嵌段有机娃柔软剂与传统氨基娃油柔软剂分别对织物进行整理，结果见表1:
[0043]表I整理后织物性能对比结果
[0044]
硅油种类白度折皱回复悬垂性静态吸水未处理79.7% 188.78。57.8%I 64s实施例178.3% 220.40。37.8%15.21s氨基硅油75.8% 210 89。39.0% 50.78s
[0045]由表I可以看出:使用本发明合成的三元嵌段有机硅柔软剂对织物进行处理后，与目前市面所售的氨基硅油相比，由于亲水基团的加入，很大程度的缩短了织物静态吸水的时间，同时，有效的保护了有机硅柔软剂的手感。而且，经过处理后的织物较氨基硅油，对织物的白度影响也很大程度的减弱，由于硅油的成膜性能，织物整理后硬挺度也明显提高。
【权利要求】
1.三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤: 步骤1:将端环氧封端剂和聚醚胺加入反应器中，并加入异丙醇，然后升温至70V?100°C反应3?6h，得到聚醚改性封端剂； 步骤2:将所述步骤I得到的聚醚改性封端剂降温后加入八甲基环四硅氧烷及催化剂，升温至70°C?80°C，真空干燥0.5?lh，然后在70°C?110°C的温度下反应至体系黏度不再变化，得到三元嵌段有机硅共聚物； 步骤3:向所述步骤2得到的三元嵌段有机硅共聚物中加入异丙醇至所需固含量，在60V?65°C的温度下搅拌I?2h，得到三元嵌段有机硅柔软剂。
2.如权利要求1所述的三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，其特征在于，所述步骤I中端环氧封端剂为1，1，3，3-四甲基-1，3 二 [3-(环氧乙基甲氧基)丙基]二硅氧烷。
3.如权利要求1所述的三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，其特征在于，所述步骤I中端环氧封端剂和聚醚胺的物质的量比为0.5?2:1。
4.如权利要求1所述的三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，其特征在于，所述步骤I中异丙醇的质量与加入的端环氧封端剂和聚醚胺的总质量相等。
5.如权利要求1所述的三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中降温至45°C?55 °C。
6.如权利要求1所述的三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中八甲基环四硅氧烷的质量为端环氧封端剂质量的25?40倍。
7.如权利要求1所述的三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中催化剂为四甲基氢氧化铵，所述催化剂的加入量为端环氧封端剂、聚醚胺和八甲基环四硅氧烷总质量的0.5%。?1%。。
8.如权利要求1所述的三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2中真空干燥的真空度为0.6?0.9MPa。
9.如权利要求1所述的三元嵌段有机硅柔软剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中固含量为50%?80%。
【文档编号】D06M15/647GK104195836SQ201410408760
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】贺江平, 崔妍蕾, 闵欣 申请人:西安工程大学