亲水性氨基硅油的合成制备

亲水性氨基硅油的合成制备

目前，市场上大量广泛使用的织物后整理剂以氨基硅油乳液或微乳液为主。但这些后整理剂普遍存在以下不足：容易破乳、漂油、粘辊，会在被加工织物上产生难以去除的硅油渍；配伍性差，与其它助剂(尤其是电荷相异的助剂)难以同浴使用；易黄变、色变性大；被整理后的织物疏水、不吸汗；有些被整理织物在缝纫时容易产生针洞甚至撕破织物；油腻感强，手感不干爽等。上述不足限制了氨基硅油在高档面料(羊绒、毛、棉等天然织物)上的应用。而亲水性氨基硅油却能解决上述问题。但是，要在疏水的氨基硅油分子上接枝亲水性基团，技术难度较大，采用一般的硅油合成方法难以达到。我们采用独特的配方设计和特殊的工艺路线，先对聚硅氧烷进行聚醚、环氧、氨基等多重改性，再进行酰化反应，可制得亲水性极好的酰化氨基聚醚硅油(以下简称亲水性氨基硅油)。

1 实验

1．1 主要原料及仪器

八甲基环四硅氧烷(D4)：德国Wacker化学；含氢硅油：活性氢质量分数1．6％，进口；含环氧基单体：进口。红外光谱仪：AVATAR 360，美国Nioolet公司；Data~lor测色仪：SF 300，美国Datacoor 公司。

1．2 亲水性氨基硅油的合成

亲水性氨基硅油的制备工艺流程如图1所示。

将计量好的D4、含氢硅油、含环氧基单体、强酸类催化剂、调聚剂和交联剂依次投入反应釜中，反应温度保持在70℃，进行开环共聚，得到低聚体；再由低聚体和不饱和聚醚在弱酸的作用下。进行接枝共聚，生成含环氧基的聚醚硅油；然后用仲胺胺化，得到氨基改性聚醚硅油；加入乙酸酐进行酰化反应，得到亲水性氨基硅油。后两步反应均在N2保护下进行。

1．3 氨基硅油的乳化

在反应釜内投入计量好的亲水性氨基硅油，然后开动搅拌。滴加计量好的冰醋酸和去离子水，即可自乳化得到氨基硅油乳液。

1．4 应用工艺

浸渍工艺：柔软剂用量2％～5％(owf)，常温浸渍15～30 min→脱水→烘干(100℃)或直接定型。

浸轧工艺：柔软剂用量20～50 g／L，浸轧→定型。

cm-1和3 057．53 cm-1附近的C—C双键的特征吸收峰已完全消失(半成品稍过量)。这说明反应是朝着硅氢加成方向进行的，而不是不饱和键间的聚合，且反应进行得很充分完全。

2．2 亲水性氨基硅油合成工艺条件的选择

2．2．1 反应温度的影响

对于调聚反应，反应温度越高，开环聚合的速度就越快；但由于交联剂是多官能团单体，反应温度过高，容易发生爆聚和冲料，反应难以控制；反应温度过低，反应速度过缓，达到反应终点所需的时间则太长。经过多次实验发现，反应温度为80℃时反应较为平稳，反应时间为5 h，催化剂用量为总投料质量的0．1％。

对于硅氢加成反应，由于是放热反应，所以反应温度越高，反应时温度上升越快，反应难以控制，易破坏环氧单体，且会导致产品颜色变深，从而影响产品质量；反应温度过低，反应速度太慢，使达到反应终点的时间过长，从而影响生产效率(如图6)。故较为理想的反应温度为95℃，反应时间3～4 h，催化剂用量为总投料质量的0．03％。

对于胺化反应，反应温度过高，仲胺损失较大，刺激性气味较大，且产品黄变严重；反应温度过低，胺化反应时间较长，影响生产效率。较佳的工艺条件是反应温度110～140℃，N2保护，反应时间5～8 h。

对于酰化反应，反应温度太高，会影响产品的外观；反应温度过低，则导致酰化不完全。故选定酰化反应温度为70～100℃，反应时间3 h；同时进行N2保护。

2．2．2 不饱和聚醚用量对亲水性氨基硅油性能的影响

图7是聚醚用量对亲水性氨基硅油性能的影响。

由图7可见，不饱和聚醚的用量越小，用其整理的织物亲水性越差，产品的稳定性也越差；不饱和聚醚的用量越大，用其整理的织物亲水性越好；再继续增大不饱和聚醚的用量，织物的亲水性能基本不变，但手感变差。我们选定其与含氢硅油的质量比为1：1。

2．2．3 仲胺用量对亲水性氨基硅油性能的影响

仲胺用量越大，用其改性后的产品整理的织物手感越柔软、滑爽，但油感较重、发粘，且黄变和色变加大；仲胺用量太小，则织物的手感太粗糙、发涩。仲胺用量以聚醚硅油质量的1％～2％为宜。

2．2．4 酰化程度对亲水性氨基硅油性能的影响

图8为酰化程度对氨基硅油性能的影响。

由图8可见，酰化程度越高，用其整理的织物黄变越小，但产品的颜色会加深，且手感变差；酰化程度太低，织物的黄变相对较大。最佳酰化程度为50％～70％。

2．3 亲水性氨基硅油乳液的性能

主要从乳液的环境适应性，被整理织物的手感、黄变、色变、亲水性等几个方面进行考察。表1为亲水性氨基硅油乳液的性能。

2．3．1 乳液的复配稳定性

将亲水性氨基硅油乳液与抗静电剂TF-480、固色剂TF-232、柔软剂(TF-437、TF-438)进行复配，放置24 h后，用循环泵以300 mL／min的速度循环2 h；然后在真空泵上用紧密黑色织物抽滤，观察织物上的残留物。如果没有析出物，表明复配溶液稳定。实验证明，亲

水性氨基硅油乳液与各种离子型助剂均具有良好的复配稳定性。实际生产中可根据需要进行多种柔软剂的复配，并可实现柔软、固色、抗静电等一浴法加工，缩短了工艺流程。

2．3．2 乳液的环境适应性

在经过多道化学工序后，布面不可避免地会残留少量未完全洗除的杂质(如酸、碱、盐等)；柔软剂在贮存过程中还会受振动冲击、高低温变换等因素影响。所以，要求柔软剂能在上述情况下保持一定的稳定性。亲水性氨基硅油的环境适应性较宽，可确保在常规条件下稳定使用(如表2所示)

2．3．3 被整理织物的手感及亲水性

织物经一定浓度的柔软剂整理后，自然回潮2 h；让多位有经验的手感评价专家从不同的角度评价织物的手感，5级最好，1级最差。亲水性采用水滴渗透法，测量水滴完全渗透时间，s。手感及亲水性评价结果见表3。