巯基与氨基共改性硅油的合成与应用yd13208
刘瑞云1 2 1、苏州大学纺织与服装工程学院江苏苏州215021 2、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，苏州大学纺织工程硕士在读，主要从事有机硅及纺织化学品的开发、检测及生产管理
原载：染整技术2011/1；41-43，46
【】摘要:以线性体、贮β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、巯基丙基甲基二甲氧基硅烷为原料，以氢氢化钾为催化剂，经过聚合反应合成了巯基与双氨基共改性硅油柔软剂，对影响反应因素进行了考察，确定了曼佳工艺条件。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手感。
【】关键词:巯基丙基甲基二甲氧基硅烷;共改性硅油;羊毛;应用性能
【中图分类号】TS195.23 文献标识码:A 文章编号:1005-9350(2011)01-0041-03
1 前言
氨基改性硅油，具有优良的滑爽性、柔软性和成膜性，被广泛用于棉、丝、羊毛及涤纶等多种纺只品的后整理加工。但不同纤维的结构与组成均不相同，如羊毛(绒)纤维，其基本组成物质为蛋白质一类的纤维;而蛋白质分子的空间构象，主要靠主链及侧链上的各种基团(如氢键、盐键、二硫键和疏水键等)来相互维系。同时根据羊毛的化学组成，也可以发现其中含有一定数量的硫[1]。根据相似相溶原理，要制备最适用的羊毛(绒)用柔软剂，就必须从其羊毛的化学组成与结构出发，选择出合适的偶联剂进行共聚合改性，如选择含硫基团的硅烷偶联剂。
为了获得不同于传统双胺型硅油风格的手感，人们不断开发出多种不同类型的硅烷偶联剂，如环己胺型、哌嗪基型、二乙烯三胺基型以及含巯基型等多种偶联剂。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[2];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，本文以巯基丙基甲基二甲氧基硅烷与N-β-氨乙基-Y-氨丙基甲基二甲氧基硅烷为复合偶联剂，与线性体进行平衡共聚合出了双氨基与巯基共改性硅油柔软剂，经过其乳液整理后的羊毛(绒)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[3]
2.2 试剂与仪器
巯基丙基甲基二甲氧基硅烷，纯度≥95%，张家港市国泰华荣化工新材料有限公司;N-β-氨乙基-Υ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，纯度≥98%，盖州恒达化工有限公司;线性体，德国瓦克;氢氧化钾、冰醋酸，分析纯;氨基硅油:瓦克WR1600;中和剂:自制。
2，2.2 仪器
红外光谱仪型号: Bruker EOUIN0X55;烘箱:银河电热干燥箱 CS101-1AB；粘度计:博力飞Brookfie1d LvDv-1+；离心机:江阴科研器械厂 802型
2.3 巯基与氨基共改性硅油的合成及测定
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计及氮气管的1000mL的四口烧瓶中，加入计算量的线性体、巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-氨乙基-Υ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷的水解物，然后升温至
取制备好的硅油
采用0.2%溴甲酚绿-异丙醇作为指示剂，0.05mmo1/g的HC1溶液滴定。氨值即单位(g)氨基硅油所含氨基的毫摩尔数(mmo1/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。
2.4 巯基与氨基共改性硅油的乳化
在烧杯中先将乳化剂TO 5与AEO 9按一定比例混合，加入2倍量的巯基与氨基共改性硅油，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
将固含量为30%的硅油乳液置于离心试管中，于转速3000r/min下离心45min，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
浸渍法，浴比1:5，用量：固含量为30%氨基硅油乳液对织物重为5%，时间为20min，离心甩干，
3 结果与讨论
3.1 结构分析
由图1所示的巯基与氨基共改性硅油的红外光谱图可以看出，巯基与氨基共改性硅油中Si-O-Si结构对应的特征吸收峰为
3.2 合成反应
聚合反应是在碱催化条件下，线性体与氨基硅烷偶联剂进行的缩合及平衡化共聚反应，反应温度可以在80~
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
线性体与硅烷偶联剂进行平衡共聚主要是通过线性体与硅烷偶联剂进行缩合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，发现硅烷偶联剂在反应2h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，从而使巯基与氨基共改性硅油具有较好的综合性能。
表1 (巯基/双氨基)不同比例合成出改性硅油的应用性能
|
巯基/双氨基(摩尔比) |
柔软性 |
蓬松度 |
气味 |
|
3:1 |
良 |
一般 |
气味重 |
|
2:1 |
良 |
良 |
气味重 |
|
1:1 |
优 |
良 |
气味重 |
|
1:2 |
优 |
优 |
气味淡 |
|
1:3 |
优 |
优 |
气味淡 |
要获得好的手感，选择好巯基与氨基硅烷偶联剂合适的比例是关键，通过对比试验发现，要获得理想的整理效果，就要尽可能多的选择使用巯基硅烷偶联剂，但同时巯基硅烷偶联剂使用量过多，经改性硅油柔软剂处理后的织物虽然具有理想的手感，但由于巯基偶联剂具有特殊气味，也不能过多使用，所以必须通过试验确定合成共改性硅油所使用双氨基与巯基硅烷偶联剂的最佳比例。由表1可知，优选(巯基/双氨基)摩尔比为1:2时，合成出改性硅油的综合性能可以达到最优。
3，3 巯基与氨基共改性硅油的应用性能
一些性能测试结果见表2。
表2 巯基与氨基共改性硅油的应用性能测试结果
|
氨基硅油 |
氨值/(mmo1/g) |
柔软性 |
蓬松度 |
白度% |
|
空白 |
一 |
差 |
差 |
87.7 |
|
双氨型 |
0.6 |
良 |
一般 |
84.4 |
|
哌嗪型 |
0.6 |
一般 |
一般 |
86.0 |
|
WR 1600 |
0.6 |
优 |
良 |
83.5 |
|
巯基/双氨基 |
0.6 |
优 |
优 |
83.2 |
表2中，氨值为0.6巯基/双氨基共改性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WR1600相当。经过氨基/巯基共改性有机硅聚硅氧烷整理的羊毛织物在各项指标上均具有优异的性能，比普通双氨型硅乳具有更优异的手感效果，这正是该整理剂中两种偶联剂基团发挥出协同作用的结果。
4 结论
以线性体、N-β-氨乙基-Υ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、巯基丙基甲基二甲氧基硅烷为原料，以氢氧化钾为催化剂，经过聚合反应合成了巯基与双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手感。
5 参考文献
[1]王菊生，孙铠.染整工艺原理[M]北京，中国纺织出版社，2000，292
[2]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
[3]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
[4]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
[5]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
[6]黄良仙，安秋凤，羊毛织物整理用有机硅平滑剂的制备与应用[J]印染助剂，2007，(10)；20-23
[7]顾文秀，杨倩等，巯烃基硅烷偶联剂的合成[J]有机硅材料，2002，16(5)；9-11
[8]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