一步法合成氨基改性有机硅微乳

一步法合成氨基改性有机硅微乳
孟庆飞1　刘国超2
(1.华东理工大学材料科学与工程学院,上海200237;2.上海药明康德有限公司,上海200137)
摘要:采用微乳液聚合法由D 4开环聚合,硅烷偶联剂N -β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷共聚改性,合成了半透明或透明的氨基改性有机硅微乳液,是一种性能优越的纺织用柔软剂。

关键词:微乳液,改性,有机硅
收稿日期:2002-05-12。

作者简介:孟庆飞(1975-),男,华东理工大学材料科学与工程学院在读硕士,主要从事无机-高分子纳米材料表面改性的研究及应用。

有机硅是一类品种众多、性能优异和应用广阔的新型化工产品。

各类硅烷、硅氧烷中间体以及由它们制得的硅油、硅橡胶、硅树脂(包括它们的二次加工品)等产品,已在电子、建筑、汽车、纺织、轻工、医疗、食品等行业获得了广泛的应用,并发挥了积极的作用
[1]。

有机硅乳液
在纺织工业中对改进织物的柔软性起到重要作用。

目前,用作柔软剂的氨基改性有机硅微乳液大多由两步法制得(先通过本体聚合合成出氨基改性硅油,再用合适的乳化剂进行微乳化)[2]
;为节约劳动时间,降低生产成本,有必要采用一步法合成微乳液。

本文采用含氨基的硅烷偶联剂与有机硅进行微乳液共聚,一步制成了半透明或透明的改性微乳液。

该微乳液粒径很小,在100nm 以下;所以乳液的抗剪切稳定性、耐热稳定性和贮存稳定性都很优异。

氨基改性有机硅微乳中的氨基可与纤维表面的羟基、羧基相互作用,形成氢键,使有机硅与纤维形成非常牢固的取向吸附,使纤维之间的摩擦系数下降;用其整理后的纤维制品具有柔软、滑爽的舒适感,是整理棉、麻、丝绸、毛纺品等天然纤维及聚酯、聚酰胺、聚丙烯酯类合成纤维最重要的柔软剂[2～4]。

1　实验
1.1　主要原料
八甲基环四硅氧烷(D 4):道康宁公司;硅烷偶联剂602(N -β-氨乙基-γ-氨丙基甲基
二甲氧基硅烷):南京扬子石化;十六烷基三甲基溴化铵:AR ,进口;脂肪醇聚氧乙烯醚-9(AEO -9):辽阳科隆化学品有限公司;十二烷基苯磺酸钠(DBSA ):南京金陵石化烷基苯厂;NaOH :CP ,进口分装。

1.2　阳离子型氨基改性有机硅微乳夜的合成
将118gD 4、适量硅烷偶联剂602、170g 水及28g AEO -9混合,在2000r /min 转速下剪切、预乳化成预乳液;将260g 水,适量NaOH 及十六烷基三甲基溴化铵放入四口烧瓶内,在300r /min 转速下加热至85℃;然后,将预乳液在2h 内滴入体系中,保温反应4h ,降温至40℃,中和过滤、出料,得透明样品。

1.3　阴离子型氨基改性有机硅微乳液的合成
将100g D 4,145g 水及5g AEO -9混合,在2000r /min 转速下剪切、预乳化成预乳液;将适量的DBSA 与225g 水放入四口烧瓶内,在300r /min 转速下加热至85℃;然后,在2h 内将预乳液滴入至体系中,保温反应2h 。

接着,将20g 水、适量AEO -9及适量偶联剂602混合乳液在1.5h 内滴至体系中,保温反应2h ,降温至40℃,中和过滤、出料,得半透明样品。

2　结果与讨论
生产·工艺
有机硅材料,2002,16(4):16～17
SIL ICO NE M AT ERIA L
2.1　聚合反应机理
由D 4开环聚合、硅烷偶联剂共聚改性的主要反应方程式如下
:
式中,R 为—(CH 2)3NH (CH 2)2NH 2基。

按实验中使用的表面活性剂的不同,分为阴、阳离子型微乳液聚合。

2.2　产品质量指标
[5]
外观:透明或半透明微乳液
固含量:25%±2%pH 值:7贮存期:2年2.3　乳化体系的确定
在氨基改性有机硅微乳液的合成中,乳化剂及乳化方法极为重要。

为了得到尺寸均匀的纳米
乳胶粒,我们采用了预乳液滴加法,并将阴(阳)、非离子表面活性剂复配(HLB 值10～
12)。

从实验中可以看到,阴、阳离子型氨基改性有机硅微乳液的乳化体系完全不同,这是考虑了硅烷偶联剂602与阴、阳离子的相互作用而制定的不同路线。

2.4　硅烷偶联剂用量的选择
硅烷偶联剂602的加入量一定要适中,过少,达不到改性效果;过多,造成浪费,增加了成本。

样品的氨值随602用量的增加,增至一最大值后不再变化。

3　应用
将样品用于棉及化纤布(锦纶,涤棉)的整理;经浸、轧、预烘、焙烘后,由经验丰富的专家测手感,具有手感滑爽、优异的柔软效果。

该产品已在江阴市中信有限公司中试成功,产品获得用户好评。

参　考　文　献
1　幸松民,王一璐.有机硅合成工艺及产品应用.北京:化学工业出版社,2000.9
2　吕世静,高会宁,庞春燕.氨基改性有机硅微乳化技术的探讨.北京服装学院学报,1998,18(1):343　王德骥.微乳液新技术在柔软、涂层整理上的应用与发展(一).印染,1997,23(11):34
4　卿宁,张晓镭,周建华等.氨基聚硅氧烷柔软剂的研制及应用.中国皮革,2000,29(11):275　刘建平,纪俊玲.多基改性有机硅微乳液LSE 的合成与应用.印染助剂,1999,16(6):15
Synthesis of Amino Modified Silicone Micro -emulsion by One -Step
Meng Qingfei 1,Liu Guochao 2
(1.College of m aterials Science and Engineering ,East China U niversity of Scienc e and Technology ,Shanghai 200237;　2.Shanghai Pharmatechs Co .,Ltd ,Shanghai 200137,China )
A bstracts :Translucence o r transparent silicone micro -emulsion is synthesized by ring -opening poly -merization of D 4and co -polymerization modification of silane coupling agent N -β-aminoethyl -γ-aminopropyl trimethoxy silane .It is a new soft agents w ith superio r perfo rmance used in tex tile .
Keywords :micro -emulsion ,modify ,silicone
第4期孟庆飞等.一步法合成氨基改性有机硅微乳·17　·。