获得斥水性和或水溶性污物排斥性纺织品的方法和组合物的制作方法
【专利说明】获得斥水性和或水溶性污物排斥性纺织品的方法和组合物 发明领域
[0001] 本发明涉及一种方法和水基化学组合物，其用于获得极其斥水性的纺织品，具有 良好的洗涤和/或气候耐久性。
【发明内容】
[0002] 本发明涉及一种用含水硅烷乳液处理纺织品的方法和它的制备方法。
[0003] 工业上，本发明的含水硅烷乳液被施用到织物或者纺织品上，这产生了耐久的高 度斥水性织物。
[0004] 本发明的所施用的乳液包含烷氧基硅烷、酸、至少一种乳化剂的乳化剂体系和水。 本发明的乳液随时间是稳定的，不会分离成两相。本发明提供了一种对将氟基化合物用于 处理纺织品来实现斥水性的可替代方法，其通过提供水基硅烷组合物和具体的施用方法，。 本发明的组合物是选择疏水剂（硅烷）、（酸基）催化剂、乳化剂和作为溶剂的水的结果。
[0005] 已经显示了该组合物可以多次应用于工业相关方法，这产生了高度耐久性和斥水 性纺织品。
[0006] 本发明涉及一种增强纺织品的斥水性和/或增强纺织品排斥水溶性污物的能力 的施用方法，其包括如下步骤：
[0007] a)将乳化的液体组合物施用到纺织品上，其中所述乳化的液体组合物的组成为：
[0008] -水
[0009] -烷基烷氧基硅烷，其中所述烷基链具有10-30个碳或者高于12但是等于或者小 于18个碳原子的长度
[0010] -至少一种乳化剂、表面活性剂、增稠剂和/或稳定剂
[0011] -水溶性酸催化剂和
[0012] -不可避免的杂质
[0013] b)任选地，调整施用到纺织品上的配制剂的量
[0014] c)干燥所述经处理的纺织品，直到干燥
[0015] d)在100-200°C的温度固化所述经处理的纺织品。
[0016] e)任选地，通过用水洗涤来从所述经处理的纺织品中除去未反应的配制剂残留 物，并且任选地再干燥所述经处理的纺织品。
[0017] 根据一种可替代的方法，加入氨基有机硅用于柔软度和耐久性，由此步骤如下：
[0018] a)将乳化的液体组合物施用到纺织品上，其中所述乳化的液体组合物的组成为：
[0019] -水
[0020] -烷基烷氧基硅烷，其中所述烷基链具有10-30个碳或者例如12-30个碳的长度
[0021] -至少一种乳化剂或者增稠剂或者表面活性剂或者稳定剂
[0022] -水溶性酸催化剂；
[0023] 和不可避免的杂质
[0024] b)任选地，向所述组合物中加入氨基有机硅，来用于柔软度和耐久性增强的斥水 性
[0025] c)任选地，调整施用到纺织品上的配制剂的量
[0026] d)干燥所述经处理的纺织品，直到干燥
[0027] e)在100-200°C的温度固化所述经处理的纺织品。
[0028] f)任选地，通过用水洗涤来从所述经处理的纺织品中除去未反应的配制剂残留 物，然后任选地再干燥。
[0029] 本发明的施用方法可以包括任何下面的任意组合的测定或特征；
[0030] 根据本发明的施用方法，其中所述乳化的液体组合物的pH小于4. 5或者是 1. 8_4· 3 或者是 1. 9_4· 2。
[0031] 根据本发明的施用方法，其中所述施用所述乳化的液体组合物的方式选自浸泡、 浸透、浸乳、浸涂、喷涂、刷涂、涂覆、辊涂、泡沫施用、浸渍、真空-压力浸渍方法或者通过施 用所述液体组合物的其它手段。
[0032] 根据本发明的施用方法，其中如下来调整施用到纺织品上的组合物的量：使用工 业浸乳机/乳染机将所述乳液施用到基底上，并且通过调整辊的气动负荷调整或者压区压 力来控制吸湿率，并且其中所述吸湿率是未处理的纺织品的30-lOOw/w%。
[0033] 根据本发明的施用方法，其中以2-10w/w%的浓度添加所述乳化的液体组合物中 的所述烷基烷氧基硅烷，相对于乳化的溶液的总量。
[0034] 根据本发明的施用方法，其中所述乳化的液体组合物中所述酸催化剂的浓度<8w/ w%或者是0. 01-7w/w%，相对于乳化的溶液的总量。
[0035] 根据本发明的施用方法，其中所述乳化的液体组合物中所述乳化剂或者所述乳化 剂的组合的浓度〈2w/w%或者是0. 9-1. lw/w%，相对于乳化的溶液的总量。
[0036] 根据本发明的施用方法，其中所述乳化的液体组合物中的所述水含量是 80-97. 5w/w%或者87-94W/V%，相对于乳化的溶液的总量。
[0037] 根据本发明的施用方法，其中所述乳化的液体组合物中的所述水含量低于SOw/ w%或者是20-SOw/w%，相对于乳化的溶液的总量，和其中可以在使用所述施用方法之前添 加额外量的水。
[0038] 根据本发明的施用方法，其中在所述烷基烷氧基硅烷中，烷氧基选自乙醜氧基、甲 氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基或者叔丁氧基。
[0039] 根据本发明的施用方法，其中所述乳化的液体组合物中的所述烷基烷氧基硅烷选 自具有高于12但是等于或者小于18个碳的碳原子数的烷基链的基团。
[0040] 根据本发明的施用方法，其中所述烷基烷氧基硅烷选自正、异十六烷基三甲氧基 硅烷和/或正、异十八烷基二甲氧基硅烷或它们的混合物。
[0041] 根据本发明的施用方法，其中所述烷基烷氧基硅烷的烷基是线性的、支化的或者 环状的碳链或者不饱和的和饱和的碳链。
[0042] 根据本发明的施用方法，其中所述烷基烷氧基硅烷选自正或者异构造的十六烷基 三甲氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷或者正十八烷基三甲氧基硅烷或者它们的混合物。
[0043] 根据本发明的施用方法，其中所述乳化的液体组合物的pKa小于3. 9或者是 1. 9~3, 9〇
[0044] 根据本发明的施用方法，其中所述乳化的液体组合物中的所述水溶性酸催化剂的 pKa是6或者更低，或者pKa是14 - 4。
[0045] 根据本发明的施用方法，其中所述乳化的液体组合物中的所述乳化剂是非离子、 阳离子或者阴离子乳化剂。
[0046] 根据本发明的施用方法，其中所述酸催化剂是Lewis酸或者Bronstedt酸。
[0047] 根据本发明的施用方法，其中所述酸催化剂是有机或者无机酸。
[0048] 根据本发明的施用方法，其中所述酸催化剂选自下面的任何一种：对甲苯磺酸、苯 磺酸、樟脑磺酸、苹果酸、马来酸、乙醛酸、柠檬酸、甲酸、丙酮酸、酒石酸、邻苯二甲酸、乙酰 基水杨酸、水杨酸、乳酸、二羟基富马酸、扁桃酸、丙二酸、乙醇酸、乙酸、盐酸、硫酸和草酸。
[0049] 根据本发明的用于赋予纺织品耐久的斥水性和/或水溶性污物排斥性的施用方 法，其中在15-180°C或者15-170°C的温度干燥所述经处理的纺织品直到干燥。
[0050] 根据本发明的用于赋予纺织品耐久的斥水性和/或水溶性污物排斥性的施用方 法，其中在100-180°C或者150-180°C的温度固化所述经处理的纺织品等于或者小于5分 钟，例如0-5分钟。
[0051] 此外，本发明还涉及：
[0052] -种用于本发明的施用方法中的乳化的液体组合物。
[0053] -种使用本发明的施用方法处理的具有耐久斥水性和水溶性污物排斥性的纺织 品。
[0054] 根据本发明的纺织品，其中在五次或更多次洗涤所述纺织品之后，所述纺织品的 IS04920喷涂测试结果是IS03或者更高。
[0055] 本发明的乳化的液体组合物的用途，其根据本发明的施用方法用于产生纺织品耐 久的耐水性。
[0056] 本发明的乳化的液体组合物的用途，其根据本发明的施用方法用于产生纺织品对 于水溶性污物如酒、番茄酱、咖啡或者土壤的耐久的污物排斥性。
[0057] 在整个说明书中，措词组合物被用于表示用于获得具有斥水性和/或水溶性污物 排斥性的纺织品的方法中的配制剂。
[0058] 发明背景
[0059] 耐久斥水性整饰剂是疏水性涂料，其施用到纺织品上来使得它们耐水。但是，虽然 有这样的名字，但是市场上大多数耐久斥水性整饰剂倾向于随时间损耗，并且在苛刻的条 件（例如纺织品洗涤过程或者酸性环境）中表现出非常差的耐久性。已经开发了几个发明 来获得具有斥水性的纺织品。但是，该已知的方法产生了具有差的耐磨性和洗涤耐久性的 纺织品，并且比较难以施用到所述材料。所述体系不可接受的耐洗涤性的原因是疏水剂与 纺织品纤维弱的连接性。
[0060] 因此，为了实现纺织品中耐久的斥水性，斥水性涂料必须形成到纤维的强的共价 键，并且另外要求它们经受苛刻的条件例如家用洗涤机或者户外的条件。虽然很显然，但是 不能直接产生这些键，因为非常少（如果有的话）的疏水化组合物（用于处理例如纤维素 织物）满足形成经受在高温（彡40°C )下高碱性条件（pH>10)的共价键、配制剂的工业相 关施用次数、可接受的成本和无害施用过程的组合要求；更不必提及对于环境没有或者很 少的影响。
[0061] 数十年来，应用氟化合物已经成为制造例如斥水性衣服的一个常规选择。氟碳化 合物的成功归因于它们极大的疏水性和疏油性、它们极低的表面张力和它们保留在纺织品 上的倾向。但是，虽然它证明是有效的，但是使用"氟碳化合物"是非常有争议的，这归因于 它对于环境的不利影响和归因于对于动物所进行的研究\该研究表明（在体内）累积的氟 碳化合物会是极其有害的。
[0062] (非氟化的）有机硅烷（其是含有至少一个碳-硅键的硅烷的衍生物）赋予表面 斥水性的潜力一段时间以来是已知的。特别地，所谓的烷氧基硅烷和硅卤化物（其分别具 有至少一种疏水性部分和1-3个可水解的烷氧基和卤代基团）长期以来被视为是赋予带有 羟基的表面（例如含有纤维素的材料）以斥水性的潜在的候选项。这个观点基于以下知 识：在水存在下，有机硅烷的反应性基团（烷氧基/卤基）水解来形成羟基（OH)。这些基 团（理论上）通过氢键机理促进硅烷到带有OH的表面上的吸附。该硅烷可以随后通过导 致水释放的加热过程来共价连接到所述表面上。
[0063] 但是，水解的单体有机硅烷是高度反应性的，并且已知的是经历了缩合反应（在 溶液中），这导致形成了聚合物结构（在长期内形成凝胶）。同样，所述硅烷（特别是硅卤 化物）的高度反应性需要采用非常复杂的措施（来确保"干燥"无水条件）来将该硅烷保 持在它们的反应性形式中，迄今一些事情被认为是过于复杂和不经济的。因此，很少有可用 的使用（非氟化的）有机硅烷来进行纺织品疏水化的专利。甚至很少有专利关注所形成的 洗涤性/耐久性。从上面，很显然的是，在它们能够被视为"氟等价物"的潜在选项之前，非 氟化的耐久斥水性整饰剂必须是/保持稳固地连接于基底上，特别是在"正常的"洗涤条件 下。另外，很显然的是，使用有机硅烷不是一个容易的任务，这归因于它们高的反应性，就发 明人所知迄今这使得他们的申请不可行。从经济、环境和实践的观点来说，同样不吸引人的 是在有机硅烷或者氟碳化合物的施用中使用有机溶剂例如醇。此外，有机硅烷的施用必须 是负担得起的，工业可行的，并且比现有的"氟涂覆"方法更环境友好。此外，应当避免有害 的溶剂，并且代之促进水的使用。在制备用于赋予纺织品斥水性的水基组合物中的一般目 标是设计其中长期保持有机硅烷的反应性的体系，这使得所述组合物的使用和存储在实践