目前市场上普遍使用的改性有机硅柔软剂多为氨基改性有机硅柔软剂,其中90%以上采用N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷偶联剂和DMC聚合而成[1]。这类氨基改性硅油具有极性强、反应性高、吸附能力强、可乳化性好等特点,可以和纤维的活性基团发生相互作用,广泛地应用于棉、麻、毛、丝、涤纶、腈纶、锦纶等各种纤维的柔软、平滑、蓬松整理,赋予织物柔软、活络、滑糯、蓬松等优异的手感和穿着舒适性。但是,该类有机硅柔软剂不能直接使用,需采用配套乳化剂乳化成微乳液后才能使用,而且在染整加工过程中存在着许多负面的影响,例如:容易引起织物色变;耐酸碱、剪切、高温性能差;易产生粘缸、粘辊、油斑;具有很强的拒水性,不利于织物的亲水整理和颜色返修等问题。因此,如何有效利用Si–O链段的柔软舒适性,同时克服氨基硅油存在着的不良影响,一直是国内外专家希望攻克的难题。
近年来,随着特种有机硅单体的出现,多元嵌段共聚改性有机硅柔软剂[2]得到了很快的发展,打破了一直以来由国外厂家一枝独秀的局面,涌现了一大批嵌段改性硅油类产品,但质量参差不齐,综合性能与国外同类产品相比还有一定的差距。本实验采用全新的端氨基硅氧烷单体为起始原料,通过多步反应和多种改性,同时配合各种应用实验的评价,确定了最佳的合成工艺、最佳的原料单体、最佳的投料比例,合成了新型超柔软滑爽硅油。
1. 试验
1.1 原料及仪器
原料:1,3–二氨丙基–1,1,3,3-四甲基二硅氧烷,八甲基环四硅氧烷(D4,蓝星化工新材料股份有限公司),四甲基氢氧化铵(电子级,镇江润晶高纯化工有限公司),端环氧聚醚(辽宁科隆精细化工股份有限公司),端环氧烷烃(韩国三星),环氧树脂(美国陶氏化学),阳离子醚化剂(杭州银湖化工有限公司),异丙醇(工业级,西陇化工股份有限公司)。
织物:漂白纯涤∕棉针织布。
仪器:JJ–500电子天平(常熟市双杰测试仪器厂),JJ–1B型恒速强力电动搅拌机(金坛市荣华仪器制造有限公司),RE-205型恒温水油浴锅(上海予华仪器设备有限公司),2XZ–4型旋片式真空泵(上海南光真空泵厂),TS85-168型脱水机(无锡小天鹅干衣机有限公司),DV–II+Pro型粘度计(美国Brookfield公司),R–3型自动定型烘干机(南通宏大试验仪器有限公司),WSB–3A型智能式数字白度仪(温州市鹿东仪器厂),Y813型织物沾水度测定仪(南通宏大试验仪器有限公司)。
1.2新型超柔软滑爽硅油的合成
1.2.1端氨基硅油的合成[3]
将1,3–二氨丙基–1,1,3,3–四甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、四甲基氢氧化铵投入装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中,搅拌升温到95~100°C之间,保温反应7~8h,保温结束后升温到135°C左右,使催化剂受热分解,然后减压抽真空拔除低沸物,得透明、粘稠状的端氨基硅油。反应式如下:
1.2.2线性多元嵌段共聚有机硅的合成[4]
将端氨基硅油、端环氧聚醚、端环氧烷烃、环氧树脂、异丙醇投入装有搅拌器、温度计、冷凝管的三口烧瓶中,搅拌升温到80°C左右,保温反应15~16h,保温结束后,降温,减压抽真空拔除部分异丙醇,即得透明、淡黄色粘稠状的线性多元嵌段共聚有机硅。反应式如下:
1.2.3线性多元嵌段共聚有机硅的改性[5]
在上述制备好的线性多元嵌段共聚有机硅的基础上,加入适量的阳离子醚化剂,搅拌升温到85~90°C之间,搅拌反应5h左右,冷却降温,即得透明、淡黄色、粘稠状的新型超柔软滑爽硅油。反应式如下:
2. 结果与讨论
2.1端氨基硅油的粘度对性能的影响
在端氨基硅油的合成过程中,可以通过控制1,3–二氨丙基–1,1,3,3–四甲基二硅氧烷和D4的比例来调整端氨基硅油的粘度,在整个体系中提高1,3–二氨丙基–1,1,3,3–四甲基二硅氧烷的含量,所得端氨基硅油的粘度就比较少,相反粘度就较大。采用不同粘度的端氨基硅油制成新型超柔软滑爽硅油,进行对比(表1)。
表1 不同粘度的端氨基硅油对新型超柔软滑爽硅油性能的影响