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一种亲水型氨基硅油的合成及应用一种亲水型氨基硅油的合成及应用 章东升、赵岗、李冰林 （宁波润禾高新材料科技股份有限公司）
摘要：以线性体、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（偶联剂）、烯丙基端环氧聚醚为主原料，合成得到聚醚改性氨基硅油；先将N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷接枝烯丙基端环氧聚醚，将得到的聚醚改性偶联剂与线性体聚合反应得到聚醚改性氨基硅油。通过单因素实验研究影响反应的主要因素，并考察产品对织物的应用效果。结果表明：当氨值在0.6时，反应时间为8h，将得到的硅油应用于棉织物，不仅具有较好的手感和亲水性能，并且具有一定的增深增艳效果。 关键词：聚醚改性氨基硅油；棉；亲水；增深 前言 棉织物是一种最常用的的面料之一，具有优良的亲水性能，柔软处理后不影响织物的亲水性能是很有必要的，这也就使得亲水硅油具有了很大的市场。而目前市面上的氨基硅油其稳定性与亲水性大部分较差 [1-2]。课题以线性体、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、烯丙基端环氧聚醚为主原料，合成得到聚醚改性氨基硅油[3-5]。并研究在棉织物上的应用。 试验 1.1材料、药品和仪器 织物：黑色棉织物 药品：线性体，N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷，烯丙基端环氧聚醚(自制)、冰醋酸（分析纯），乙二醇单丁醚（工业级）。 仪器：恒温油浴锅、恒速搅拌器（上海申胜生物科技有限公司）、JB500D大功率搅拌机（上海南汇慧明仪器厂），定型机（佛山市精柯纺织印染设备厂），测色仪。 1.2 合成 1.2.1 合成原理 烯丙基端环氧聚醚中的环氧基团开环与N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的伯胺反应后制得聚醚改性偶联剂，再将制备的聚醚改性偶联剂与一定比例的线性体反应聚合后制得不同胺值的聚醚改性氨基硅油。 1.2.2 合成步骤 （1）将烯丙基端环氧聚醚、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、乙二醇单丁醚投入装有搅拌器、温度计和冷凝回流装置的反应釜中，升温至50-55℃，保温反应6h后，得到聚醚改性偶联剂。 （2）将得到的聚醚改性偶联剂、线性体、催化剂投入装有搅拌器、温度计和冷凝回流装置的反应釜中，升温至100-102℃，保温反应6~10h，最后升温至130℃破媒0.5h，制得聚醚改性氨基硅油。 1.2.3整理工艺 （1）乳化工艺 配方 原油 100份 XL-40 5份 XL-90 20份 冰醋酸 2份 水 375份 注：均为质量份数。 将原油放入容器中，加入乳化剂和冰醋酸，搅拌均匀，缓慢分批加水搅拌，得到含固量为21~22%的柔软剂乳液。 （2）整理工艺 浸轧（一浸一轧，整理液浓度15~20g/L，轧液率80%）→预烘（90℃，2min）→焙烘（170℃，60s）。 1.3 性能测试 1.3.1 手感评价 用手触摸法评定，将用一定浓度的整理液整理后的织物在室温下回潮2h，至少由5位专业人从软度、滑度、蓬松和弹性四个角度评价织物的手感，将未处理原织物手感定为0分，手感评定最高分为5分，最少为1分，取平均值。 1.3.2 亲水性测试 用标准滴管 (25 滴/mL) 吸大于 5 mL 清水 距经过处理后的布面 2 cm 的高度滴一滴水, 静 态条件下测试织物吸水完毕所用时间, 不同位 置滴 3 次以上取平均值。 1.3.3稳定性 （1）贮存稳定性将乳液装入广口瓶后盖好，于室温下放置3个月，观察乳液是否分层或破乳。 （2）离心稳定性取一定量乳液置于离心管中，放入离心机，在3 000 r/min条件下离心30 min，观察有无分层现象。 （3）耐酸碱稳定性取一定量乳液置于锥形瓶中，用5%的NaOH溶液调节pH值至11，用冰醋酸调节pH值至3，在50℃温度下加热，观察乳液的稳定性。 （4）耐电解质稳定性取2 g元明粉，1 g纯碱，加水稀释至100 g，配制成电解质溶液。取5 g乳液加入95 g电解质溶液，混合均匀，在50℃温度下加热，观察有无分层或析出现象。 1.3.4耐洗性 参考GB/T 3921-2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》进行测试。 结果与分析 2.1 影响产物性能的主要因素 2.1.1 不同氨值对性能的影响 选择一定比例的线性体与不同比例的聚醚改性偶联剂，在100-102℃的条件下反应8h。考察不同氨值的产物对主要性能的影响。 表1不同氨值的产物对主要性能的影响
由表1可知，当氨值在0.1-0.6时手感总体上升，当氨值在0.6-1.0时手感总体下降；当氨值上升时亲水性逐渐变好。这是由于随着氨值的变大硅油的吸附位点增多，位点间的长度逐渐减少，而吸附位点增多能有利于硅油在织物上的吸附能力，位点间的长度减少使有机硅链段变短导致手感偏硬，故合适的吸附位点与位点间的有机硅长度至关重要，此外聚醚链段的比例过多增加也会导致手感偏硬。随着氨值的增加聚醚链段也随之上升，亲水基团变多致使亲水性能不断变好。综合考虑，选择氨值为0.6的聚醚改性氨基硅油较为合适。 2.1.2 反应时间 将聚醚改性偶联剂与线性体按0.6氨值进行投料 ，在100-102℃条件下，保温反应6~10h后130℃破媒0.5h。考察反应时间对产物主要性能的影响。 表2反应时间对产物主要性能的影响
由表2可知，随着反应时间的延长，整理后织物的手感等级先上升后不变，亲水性相差不大。这是由于随着反应时间的延长，反应已经得到充分反应，当保温时间大于8h后基本已经达到饱和反应，故反应时间控制在8h比较合适。 2.2 产品的理化性质 测试产品原油及其乳液的物理性能，观察乳液外观及测试其稳定性。原油的含固量为85.06%，pH值为6-7，乳液呈蓝光半透明液体状，为弱阳离子，同时其贮存稳定性、离心稳定性很好。 用5%的NaOH溶液调节pH值至11，用冰醋酸调节pH值至3，在50℃温度下加热，观察乳液的稳定性。结果表明，在加热2h后，乳液外观稳定，无漂油现象。 取2 g元明粉，1 g纯碱，加水稀释至100 g，配制成电解质溶液。取5 g乳液加入95 g电解质溶液，混合均匀，在50℃温度下加热，观察乳液的稳定性能。结果表明，在加热1h后，乳液外观稳定，无漂油和分层现象。 通过以上测试分析，所得产品具有很好的耐碱和电解质稳定性，能满足实际生产的需求。 2.3 产品在织物上的应用 将已得到的乳液与现在市售的一种棉用亲水硅油进行对比，比较分别对棉织物进行整理后的综合性能，结果如表3所示。 表3 产品在织物上的应用对比
由表3可知，将合成得到的产品与一种市售的氨基硅油进行比较，合成得到的硅油手感略好于市售的氨基硅油，并且亲水性优势突出。 3 结论 （1）以线性体、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（偶联剂）、烯丙基端环氧聚醚为主原料制得聚醚改性氨基硅油。通过单因素实验研究了不同氨值、不同反应时间对产品性能的影响，确定最优工艺为：氨值应选为0.6，反应时间为8h。 （2）将合成得到的聚醚改性氨基硅油进行乳化，并对棉织物进行整理，整理剂用量为30g/L，整理后综合手感达到了4.5级，亲水性能达到了7.51s，亲水效果较为突出。乳液的耐电解质、酸碱、高温稳定性好，能满足棉用的实际生产需求。 4 参考文献 [1] 姜琴.氨基硅油及其乳液的制备与性能研究[D].上海应用技术大学,2019. [2] 张小涛.高固含量氨基硅油微乳液的制备[D].浙江大学材料与化学工程学院,2007.1-61. [3] 申屠鲜艳,胡振羽.氨基硅油的结构分析[J].有机硅材料,2006,(5).256-257.doi:10.3969/j.issn.1009-4369.2006.05.008. [4] 徐迪方,罗巨涛,杨兴明,等.亲水性氨基硅油的制备及应用[J].有机硅材料,2004,(4).13-17. |