一種親水型氨基硅油的合成及應用

章東升、趙崗、李冰林

（寧波潤禾高新材料科技股份有限公司）

摘要：以線(xiàn)性體、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（偶聯(lián)劑）、烯丙基端環(huán)氧聚醚為主原料，合成得到聚醚改性氨基硅油；先將N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷接枝烯丙基端環(huán)氧聚醚，將得到的聚醚改性偶聯(lián)劑與線(xiàn)性體聚合反應得到聚醚改性氨基硅油。通過(guò)單因素實(shí)驗研究影響反應的主要因素，并考察產(chǎn)品對織物的應用效果。結果表明：當氨值在0.6時(shí)，反應時(shí)間為8h，將得到的硅油應用于棉織物，不僅具有較好的手感和親水性能，并且具有一定的增深增艷效果。

關(guān)鍵詞：聚醚改性氨基硅油；棉；親水；增深

前言

    棉織物是一種最常用的的面料之一，具有優(yōu)良的親水性能，柔軟處理后不影響織物的親水性能是很有必要的，這也就使得親水硅油具有了很大的市場(chǎng)。而目前市面上的氨基硅油其穩定性與親水性大部分較差 ^[1-2]。課題以線(xiàn)性體、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、烯丙基端環(huán)氧聚醚為主原料，合成得到聚醚改性氨基硅油^[3-5]。并研究在棉織物上的應用。

試驗

1.1材料、藥品和儀器

織物：黑色棉織物

藥品：線(xiàn)性體，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，烯丙基端環(huán)氧聚醚(自制)、冰醋酸（分析純），乙二醇單丁醚（工業(yè)級）。

儀器：恒溫油浴鍋、恒速攪拌器（上海申勝生物科技有限公司）、JB500D大功率攪拌機（上海南匯慧明儀器廠(chǎng)），定型機（佛山市精柯紡織印染設備廠(chǎng)），測色儀。

1.2 合成

1.2.1 合成原理

烯丙基端環(huán)氧聚醚中的環(huán)氧基團開(kāi)環(huán)與N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的伯胺反應后制得聚醚改性偶聯(lián)劑，再將制備的聚醚改性偶聯(lián)劑與一定比例的線(xiàn)性體反應聚合后制得不同胺值的聚醚改性氨基硅油。

1.2.2 合成步驟

（1）將烯丙基端環(huán)氧聚醚、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、乙二醇單丁醚投入裝有攪拌器、溫度計和冷凝回流裝置的反應釜中，升溫至50-55℃，保溫反應6h后，得到聚醚改性偶聯(lián)劑。

（2）將得到的聚醚改性偶聯(lián)劑、線(xiàn)性體、催化劑投入裝有攪拌器、溫度計和冷凝回流裝置的反應釜中，升溫至100-102℃，保溫反應6~10h，最后升溫至130℃破媒0.5h，制得聚醚改性氨基硅油。

1.2.3整理工藝

（1）乳化工藝

配方

原油             100份

XL-40             5份

XL-90                20份

冰醋酸               2份

水                  375份

注：均為質(zhì)量份數。

將原油放入容器中，加入乳化劑和冰醋酸，攪拌均勻，緩慢分批加水攪拌，得到含固量為21~22%的柔軟劑乳液。

（2）整理工藝

浸軋（一浸一軋，整理液濃度15~20g/L，軋液率80%）→預烘（90℃，2min）→焙烘（170℃，60s）。

1.3  性能測試

1.3.1 手感評價(jià)

用手觸摸法評定，將用一定濃度的整理液整理后的織物在室溫下回潮2h，至少由5位專(zhuān)業(yè)人從軟度、滑度、蓬松和彈性四個(gè)角度評價(jià)織物的手感，將未處理原織物手感定為0分，手感評定最高分為5分，最少為1分，取平均值。

1.3.2 親水性測試

用標準滴管 (25 滴/mL) 吸大于 5 mL 清水 距經(jīng)過(guò)處理后的布面 2 cm 的高度滴一滴水, 靜 態(tài)條件下測試織物吸水完畢所用時(shí)間, 不同位 置滴 3 次以上取平均值。

1.3.3穩定性

（1）貯存穩定性將乳液裝入廣口瓶后蓋好，于室溫下放置3個(gè)月，觀(guān)察乳液是否分層或破乳。

（2）離心穩定性取一定量乳液置于離心管中，放入離心機，在3 000 r/min條件下離心30 min，觀(guān)察有無(wú)分層現象。

（3）耐酸堿穩定性取一定量乳液置于錐形瓶中，用5%的NaOH溶液調節pH值至11，用冰醋酸調節pH值至3，在50℃溫度下加熱，觀(guān)察乳液的穩定性。

（4）耐電解質(zhì)穩定性取2 g元明粉，1 g純堿，加水稀釋至100 g，配制成電解質(zhì)溶液。取5 g乳液加入95 g電解質(zhì)溶液，混合均勻，在50℃溫度下加熱，觀(guān)察有無(wú)分層或析出現象。

1.3.4耐洗性

參考GB/T 3921-2008《紡織品色牢度試驗耐皂洗色牢度》進(jìn)行測試。

結果與分析

2.1  影響產(chǎn)物性能的主要因素

2.1.1  不同氨值對性能的影響

選擇一定比例的線(xiàn)性體與不同比例的聚醚改性偶聯(lián)劑，在100-102℃的條件下反應8h?？疾觳煌敝档漠a(chǎn)物對主要性能的影響。

表1不同氨值的產(chǎn)物對主要性能的影響

由表1可知，當氨值在0.1-0.6時(shí)手感總體上升，當氨值在0.6-1.0時(shí)手感總體下降；當氨值上升時(shí)親水性逐漸變好。這是由于隨著(zhù)氨值的變大硅油的吸附位點(diǎn)增多，位點(diǎn)間的長(cháng)度逐漸減少，而吸附位點(diǎn)增多能有利于硅油在織物上的吸附能力，位點(diǎn)間的長(cháng)度減少使有機硅鏈段變短導致手感偏硬，故合適的吸附位點(diǎn)與位點(diǎn)間的有機硅長(cháng)度至關(guān)重要，此外聚醚鏈段的比例過(guò)多增加也會(huì )導致手感偏硬。隨著(zhù)氨值的增加聚醚鏈段也隨之上升，親水基團變多致使親水性能不斷變好。綜合考慮，選擇氨值為0.6的聚醚改性氨基硅油較為合適。   

2.1.2  反應時(shí)間

將聚醚改性偶聯(lián)劑與線(xiàn)性體按0.6氨值進(jìn)行投料 ，在100-102℃條件下，保溫反應6~10h后130℃破媒0.5h?？疾旆磻獣r(shí)間對產(chǎn)物主要性能的影響。

表2反應時(shí)間對產(chǎn)物主要性能的影響

由表2可知，隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng)，整理后織物的手感等級先上升后不變，親水性相差不大。這是由于隨著(zhù)反應時(shí)間的延長(cháng)，反應已經(jīng)得到充分反應，當保溫時(shí)間大于8h后基本已經(jīng)達到飽和反應，故反應時(shí)間控制在8h比較合適。

2.2  產(chǎn)品的理化性質(zhì)

測試產(chǎn)品原油及其乳液的物理性能，觀(guān)察乳液外觀(guān)及測試其穩定性。原油的含固量為85.06%，pH值為6-7，乳液呈藍光半透明液體狀，為弱陽(yáng)離子，同時(shí)其貯存穩定性、離心穩定性很好。

用5%的NaOH溶液調節pH值至11，用冰醋酸調節pH值至3，在50℃溫度下加熱，觀(guān)察乳液的穩定性。結果表明，在加熱2h后，乳液外觀(guān)穩定，無(wú)漂油現象。

取2 g元明粉，1 g純堿，加水稀釋至100 g，配制成電解質(zhì)溶液。取5 g乳液加入95 g電解質(zhì)溶液，混合均勻，在50℃溫度下加熱，觀(guān)察乳液的穩定性能。結果表明，在加熱1h后，乳液外觀(guān)穩定，無(wú)漂油和分層現象。

通過(guò)以上測試分析，所得產(chǎn)品具有很好的耐堿和電解質(zhì)穩定性，能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需求。

2.3  產(chǎn)品在織物上的應用

將已得到的乳液與現在市售的一種棉用親水硅油進(jìn)行對比，比較分別對棉織物進(jìn)行整理后的綜合性能，結果如表3所示。

表3 產(chǎn)品在織物上的應用對比

由表3可知，將合成得到的產(chǎn)品與一種市售的氨基硅油進(jìn)行比較，合成得到的硅油手感略好于市售的氨基硅油，并且親水性?xún)?yōu)勢突出。

3  結論

（1）以線(xiàn)性體、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（偶聯(lián)劑）、烯丙基端環(huán)氧聚醚為主原料制得聚醚改性氨基硅油。通過(guò)單因素實(shí)驗研究了不同氨值、不同反應時(shí)間對產(chǎn)品性能的影響，確定最優(yōu)工藝為：氨值應選為0.6，反應時(shí)間為8h。

（2）將合成得到的聚醚改性氨基硅油進(jìn)行乳化，并對棉織物進(jìn)行整理，整理劑用量為30g/L，整理后綜合手感達到了4.5級，親水性能達到了7.51s，親水效果較為突出。乳液的耐電解質(zhì)、酸堿、高溫穩定性好，能滿(mǎn)足棉用的實(shí)際生產(chǎn)需求。

4 參考文獻

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