阴离子改性硅油乳液的合成及其应用

阴离子改性硅油乳液的合成及其应用

陈 树 肖 青 陈洪民

(江西省科学院能源研究所,南昌330029)

摘要:采用微乳液聚合法,共聚得到改性有机硅微乳液。试验确定了最佳合成工艺条件,产品用于涤棉织物整理,效果良好,是一种优越的织物整理剂。

关键词:有机硅交联剂 改性 阴离子型氨基硅微乳

有机硅是纺织印染行业的主要助剂之一[1],现已形成系列化、高性能和专业化的产品。目前产量最大,应用最广的是改性有机硅微乳液[2]。有机硅微乳液的生产方法大致可分为两种:第一种是先通过本体聚合合成出氨基改性硅油,再用合适的乳化剂乳化而得:第二种是先制备预乳液,再将预乳液滴入底料中聚合而得。

八甲基环四硅氧烷(D4)开环乳液聚合原理[3]

。

本文使用第二种方法,制备了阴离子改性硅油乳

液,应用到涤棉织物整理,效果较好。

1 实验

1.1 主要材料及仪器

八甲基环四硅氧烷,偶联剂,十二烷基苯磺酸,复

合乳化剂,有机硅交联剂,去离子水;电动搅拌器,恒温

水浴锅,高速离心机,分析天平,722型分光光度仪:

1.2 合成步骤

按一定配比的八甲基环四硅氧烷(D4)、复合乳化

剂及部分去离子水在高速搅拌状态下先预乳化半小

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2007年9月阴离子改性硅油乳液的合成及其应用

时,过滤并静止过夜,最后得到预乳液。

在三颈瓶中加入剩余的去离子水,升温搅拌,到50 加入十二烷基苯磺酸,再升温至80 ,见瓶内物完全溶解后,先滴加偶联剂,再用分液漏斗将预乳液滴加入瓶中,控制滴加速度,滴加用时约2小时,再恒温4小时,随后急剧降温至30~40 间用三乙醇胺中和,调至PH值6~7,过滤出料,得半透明液体。

1.3 固含量测定

用称量瓶称取3克左右的样品,置于105 恒温鼓风烘箱中静止2小时,取出恒重,按下式计算固含量:固含量=(样品烘前重量-样品烘后重量)/样品烘前重量100%

1.4 乳液稳定性测试

1.4.1 离心稳定性

在离心试管中加入5毫升乳液样品,放入高速离心机中,以3000r/min的速度旋转30分钟。如果乳液样品不分层、不飘油,表明乳液质量稳定。

1.4.2 耐酸碱性

分别取乳液样品3克加入烧杯中,加入97克冰醋酸溶液(PH=2~3)或48克氢氧化钠溶液(PH=12~ 13),分别摇匀,静止24小时后,观察样品无飘油、分层、破乳现象,则表明乳液质量稳定。

1.4.3 耐电解质稳定性

取3克乳液样品,加入2%氯化镁溶液97克,静止24小时后观察样品无分层、飘油、破乳现象,则表明乳液质量稳定。

1.4.4 耐硬水稳定性

取3克乳液样品,加入2%氯化钙溶液97克,静止24小时后观察样品无分层、飘油、破乳现象,则表明乳液质量稳定。

1.4.5 耐热稳定性

取适量乳液样品于称量瓶中,盖好盖,在60 烘箱中静止24小时后观察样品无分层、飘油、破乳现象,表明乳液质量稳定。

2 结果与讨论

2.1 反应时间的选择

随着反应时间的增加,D4的开环率也越来越高,其固体质量分数也越来越大,但反应时间达到一定时,乳液固体质量分数不再增大,而反应中产生的少量低聚物会在反应中挥发,使固体质量分数减小。见表1可见,实验中发现反应时间为7hr最适宜,以后研究条件一般将反应时间定为7hr。

表1 反应时间和乳液固体质量分数的关系反应时间(hr)45678

固体质量分数(%)36.1736.5336.8737.3236.892.2 乳化剂的选择及用量

乳化技术的关键在于对乳化剂的选择及其使用量。非离子表面活性剂对聚合物稳定性起着重要作用。通过多种乳化剂复配实验,决定采用异构十三醇聚氧乙烯醚,其具有优良的乳化性能及增溶性能,并能提高使用后的功效。这样阴离子乳化剂DBS A与非离子乳化剂(复配的异构十三醇聚氧乙烯醚)能交替吸附在乳液粒子的表面,形成复合乳化剂界面,这种界面膜强度高,不易破裂,所得乳液稳定性好。

表2 乳化剂用量对乳液稳定性的影响

乳化剂用量(%)2030405060乳液稳定性不稳定较稳定较稳定稳定稳定

从表2可见,复配乳化剂的用量以单体的50%为宜。

2.3 反应温度的选择

乳液聚合对温度十分敏感。反应温度过低,反应速度缓慢,且转化率低,所得乳液使用效果差,整理后织物手感硬;反应温度过高,反应速度迅速,转化率高,但所得乳液的相对分子较小,整理后的织物手感也硬。

表3 反应温度对乳液整理织物的效果的影响

乳化剂用量(%)60657075808590织物手感硬硬较软软软较软较硬

随着反应温度的提高,乳液的透光率会下降,这表明聚合物的粒径在增大,导致乳液质量下降。综合以上确定反应温度为80 。

2.4 硅烷偶联剂的用量

硅烷偶联剂的用量太少,将达不到要求的整理效果;但用量过大,增加成本,造成浪费,且影响乳液的稳定性。综合实验结果,以单体质量的3%为佳。

2.5 应用

本产品已在江西新余天翔纺织印染有限公司生产上批量应用。经过浸扎,预烘,焙烘等工艺后,全棉床上用品具有柔软、爽滑的手感,且回弹性与悬垂性好。

3 结论

采用乳液聚合法合成阴离子改性硅油乳液,合成工艺简单,且乳液能够被生物降解,属于环保产品。该乳液质量稳定,应用于织物,获得了松、软、滑的手感,织物的回弹性、悬垂性优良,是一种不可多得的织物整理剂。

参考文献

[1]谢洪德,叶梅,王新波,非阳离子氨基硅微乳液的制

备及应用,!印染助剂∀2005年第6期第15-17页[2]王春姣,王树根,环氧基有机硅微乳液的制备与性

92江 西 化 工2007年第3期