蓬松硅油的合成与应用yd11905
刘瑞云 (张家港科道化学有限公司江苏张家港215613)
收稿日期：
作者简介：刘瑞云(1980-)，男，江苏姜堰人，工程师，苏州大学纺织工程在读工程硕士，主要从事有机硅及纺织化学品等印染助剂的研究、生产及品质管理
原载：染整技术2009/12；38-40
【摘要】以八甲基环四硅氧烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷为原料，以氢氧化钾为催化剂，经过开环聚合反应合成了双氨基与三氨基共改性硅油柔软剂，对影响反应因素进行了考察，确定了最佳工艺条件。通过对其应用性能研究，表明其对纯毛织物或毛混纺织物具有优良的蓬松手感。
【关键词】γ-二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷；改性硅油；蓬松；应用性能
【中图分类号】TSl95．23 文献标识码：B文章编号：1005-9350(2009)12-0038-03
l 前言
目前纺织及印染工业中用量最大、性能最好的通用型柔软剂是双氨基型改性硅油，它的乳液被广泛使用在棉、麻、毛、丝和化纤织物的柔软整理[1]。经过其整理的织物具有柔软、滑糯、丰满、回弹性好，耐洗、穿着舒适等优点，但在实际使用中也存在一定的不足，如处理后的织物经过高温焙烘后会出现严重的黄变，同时织物的亲水性有很大程度的下降。为了获得不同于传统双胺型硅油的风格手感，人们不断开发出多种不同类型的氨基硅烷偶联剂，如环己胺型、哌嗪基型以及二乙烯三胺基型等。同时由于单一官能基改性硅油对织物的整理效果具有单一性：因而为了达到不同的整理效果，需要将不同的单一偶联剂进行复配后与有机硅单体进行平衡共聚，从而可以获得具有复合性能的独特手感，本文对以Y一二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷与N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷为复合偶联剂，与八甲基环四硅氧烷进行平衡共聚合出了双氨基与三氨基共改性硅油柔软剂，经过其乳液整理后的织物表现出了兼具有柔软、蓬松的独特风格。
2 实验
2．1 反应原理[2]
2．2 试剂与仪器
2．2．1 试剂
γ-二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷，纯度≥95％，杭州大地化工有限公司；N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，纯度≥98%，盖州恒达化工有限公司：八甲基环四硅氧烷，道康宁：KOH、冰醋酸，分析纯：氨基硅油：瓦克WRl600；中和剂：自制。
2．2．2 仪器
红外光谱仪型号：Bruker‘EOUINOX55；烘箱：银河电热干燥箱CSl01-lAB；粘度计：博力飞Brookfield LvDv-I+；离心机：江阴科研器械厂 80-2型
2．3 蓬松硅油的合成及测定
2．3．1 蓬松硅油的合成过程
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及氮气管的1000 mL的四口烧瓶中，加入计算量的D4、γ-二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷的水解物、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，然后升温至
2．3．3粘度的测定
取制备好的硅油
2．3．4 氧值的测定
采用0．2％溴甲酚绿一异丙醇作为指示剂，0．05mmol／g的HCl溶液滴定。氨值即单位(g)氨基硅油所氨基的毫摩尔数(mmol／g)，是影响氨基硅油柔软性的一个重要参数。在分子大小相同的情况下，氨值越高，其柔软性越好，但黄变度也越高[3]。
2．4 蓬松硅油的乳化
在烧杯中先将乳化剂T0 5与AE09按一定比例混合，加入2倍量的蓬松硅油，开动搅拌，先加入转相水，加入前期冰醋酸，边搅拌边加入去离子水，制成固含量为30％的乳液，最后用冰醋酸调节pH值到6左右，得到透明带蓝光的乳液。”。
2．5 性能测定
2．5．1 离心稳定性
将含固量为30％的硅油乳液置于离心试管中，于转速3000 r／min下离心45 min，目测乳液不分层。
2．5．2 柔软性
多人手触摸评定法。
2．6 应用
以粗纺毛呢为整理布料，浸渍法，用量：含固量为30％氨基硅油乳液对织物重为2％，时间为20min，离心甩干，
3 结果与讨论
3．1 结构分析
3．1．1 蓬松硅油的红外光谱分析[5]
由图1所示的蓬松改性硅油的红外光谱图可以看出，蓬松改性硅油中Si-0-Si结构对应的特征吸收峰为1093．
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图l蓬松硅油的红外光谱图 |
3．2 合成反应
3．2．1 反应温度
聚合反应是在碱催化条件下，D4环体与氨基硅烷偶联剂进行的开环及平衡化共聚反应，反应温度可以在80～
3．2．2 催化剂的制备
氨基硅油的催化剂可用四甲基氢氧化铵、碱金属氢氧化物。其中四甲基氢氧化铵的价格较高，反应结束后可以加热到
3．2．3 反应时间
D4环体与氨基硅烷偶联剂进行共聚主要是通过D4开环再与偶联剂进行平衡化反应来进行的。要得到各种性能都比较好的氨基硅油，需将氨基官能团均匀分布在分子链上，该氨基硅油在柔软效果、乳化性能上都比较好。通过对反应过程的检测，发现氨基硅烷在反应2 h后大部分偶联剂已经聚合到分子链上，但时间越长，耗能越高，所以本实验选择反应4h，使氨基官能团均匀分布在分子链上，从而使蓬松硅油具有较好的综合性能。
3．2．4 γ-二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷与N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的用量[6]
表1(双氨基／三氨基)不同比例合成出蓬松硅油的应用性能
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双氨基／三氨基(摩尔比) |
柔软性 |
蓬松度 |
白度% |
|
3:1 |
良 |
一般 |
85.8 |
|
2:1 |
良 |
良 |
85.1 |
|
1:1 |
优 |
良 |
84.6 |
|
1:2 |
优 |
优 |
83.2 |
|
1:3 |
良 |
优 |
81.6 |
要获得好的蓬松手感，选择好双氨基与三氨基硅烷偶联剂的合适的比例是关键，通过对比试验发现，要获得理想的蓬松效果，就要尽可能多的选择使用三氨基硅烷偶联剂，但同时三氨基硅烷偶联剂使用量过多，经蓬松硅油柔软剂处理后的织物虽然具有理想的手感，但织物的色变也比较严重，所以必须通过试验确定合成蓬松硅油所使用双氨基与三氨基硅烷偶联剂的最佳比例。由表1可知，优选(双氨基／三氨基)摩尔比为l:2时，合成出蓬松硅油的综合性能可以达到最优。
3．3 蓬松硅油的应用性能
一些性能测试结果见表2。
表2蓬松硅油的应用性能测试结果
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氨基硅油 |
氨值mmol/g |
柔软性 |
蓬松度 |
白度% |
|
空白 |
- |
差 |
差 |
87.8 |
|
双氨基 |
0.6 |
良 |
一般 |
84.5 |
|
哌嗪型 |
0.6 |
一般 |
一般 |
86.1 |
|
WR1600 |
0.6 |
优 |
良 |
83.8 |
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双氨基/三氨基 |
0.6 |
优 |
优 |
83.6 |
表2中，氨值为0．6蓬松硅油的手感表现出优于0．6的双氨型及哌嗪型，与瓦克公司的WRl600相当，同时蓬松度最好。
4 结论
以八甲基环四硅氧烷、N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷为原料，以氧氧化钾为催化剂，经过开环聚合反应合成了双氨基与三氨基共改性硅油柔软剂，对影响反应因素进行了考察，确定了最佳工艺条件。通过对其应用性能研究，表明其对纯毛织物或毛混纺织物具有优良的蓬松手感。
5参考文献
[1]黄文润．氨基硅油与织物柔软剂[J]有机硅材料及应用，1998(5)：16-18
[2]幸松民，王一璐．有机硅合成工艺及产品应用[M]北京：化学工业出版社，2000;428
[3]史保川，孙培培等．N’-β’-氨乙基-N-β-氨乙基氨烃基烷氧基硅烷的研究[J]．有机硅材料及应用，1999(4)：20—28
[4]刘瑞云．反应性氨基硅油的季铵化改性研究[J]染整技术，2008(10)：23—26
[5]王金伟，陈磊，陶然等．有机硅改性聚氨酯的合成及其防腐性能研究[J]中国涂料，2006，(11)：20-22
[6]单巨川，郑庆康，曾凡超．官能团对有机硅柔软剂结构和性能的影响[J]针织工业，2008，(6)：18—21