嵌段聚醚有机硅TF-464B的合成及性能

Janeviornbcbcb

摘要：以双端氨基聚硅氧烷与双端环氧基聚醚为主要原料，经加成聚合反应，制备了一种嵌段聚醚有机硅整理剂TF-464B，考察原料物质的量比、回流反应温度和反应时间对产物应用手感的影响，优化反应条件为：环氧聚醚与氨基硅油的摩尔比1.2∶1，反应时间 8 h，反应温度75 ℃。对比普通氨基硅油，TF-464B整理后织物具有优异手感、低黄色变，且其防粘辊稳定性良好。
关键词：嵌段；聚合反应；有机硅；织物
中图分类号：TS195.23 文献标志码：A
Synthesis of Block Polyether Silicone TF-464B and Its Performance
Abstract： Polysiloxane block copolymer TF-464B was synthesized by the ring-opening polymerization of biepoxy-terminated polyether and biamino-terminated silicone. The effects of mole ratio， reactant time and temperature on the synthesis were studied. The Optimized reaction conditions were as follows： the mol ratio of biepoxy-terminated polyether and biamino-terminated silicone 1.2， reaction for 8 h at 75℃. Contrasted to common silicone， TF-464B had the following application characteristics： excellent handle， little influence on whiteness， color and good anti sticking roll stability.
Key words： block； polymerization； silicone； fabric
氨基改性有机硅具有优异的柔软效果，已广泛应用于纺织柔软后整理。但普通氨基硅油含有大量乳化剂，在浸轧使用过程中，很容易产生硅油破乳粘辊现象，整理织物亲水性明显变差、抗静电性明显降低。另外，氨基硅油中的氨基易氧化分解形成发色团，引起整理织物泛黄、色变，影响织物的整理效果和服饰的美观性。针对上述缺陷，采用嵌段聚合的方法在聚硅氧烷主链引入聚醚链段，不仅可以增强其吸湿性、抗静电性，降低黄变，还有效地防止了粘辊现象的发生。
本文以双端氨基聚硅氧烷与双端环氧基聚醚为主要原料，经加成聚合反应，制备了一种新型线性嵌段聚醚有机硅整理剂TF-464B，具有松软手感、超稳定及低黄变的应用特性。通过正交实验，考察原料物质的量比、回流反应温度和反应时间对产物应用手感的影响，优化其合成条件，改善氨基硅油应用性能。
1 实验部分
1.1 材料与仪器
织物：涤纶增白布、黑色涤棉布、墨绿色涤纶布、咖啡色涤纶珊瑚绒。
试剂：双端氨基聚硅氧烷、双端环氧基聚醚（结构自行设计，由专门工厂定制）、冰醋酸、普通氨基硅油。
仪器：Datacolor测色仪、DZTW调温电热套、JJ-1定时电动搅拌器、电子天平、VPM-1A型轧车、PT-2A销板拉幅机、SHA-C水浴恒温震荡器。
1.2 TF-464B的合成
1.2.1 分子结构设计
设计合成如上结构的聚醚嵌段聚合氨基改性硅油。目标结构分子中分成两大部分，其中聚硅氧烷链段部分与氨基改性硅油结构基本一致，主要起柔软作用，另一部分聚醚链段部分与氨基硅油微乳液中非离子乳化剂部分基本一致，主要起自乳化作用。氨基聚硅氧烷和乳化功能团线形结合在同一个大分子上，从而达到既保留氨基改性硅油优异的柔软整理效果，同时又能自身乳化，不会产生破乳、粘辊的问题，克服了目前氨基硅油侧链聚醚改性导致柔软整理效果大幅度下降的问题。
1.2.2 合成路线
将计量的双端氨基硅油缓慢滴加到环氧聚醚中，维持一定温度搅拌保温数小时，然后冷却加入冰醋酸（1%水溶液）调整pH值至 4 ～ 6，过滤出料。
1.2.3 反应方程式
1.3 性能测试
手感：整理布样冷却后经多位有经验的手感评价专家从滑度、柔软、蓬松度等方面综合评价，将原布手感定为 1 分，手感的布样最好为 5 分，最后取平均值来确定评价结果。
黄变、色变：用浸轧法在增白布或容易变色的织物上进行柔软处理，用Datacolor测色仪测试处理试样与未处理样的白度和ΔL*、Δa*、Δb*、ΔE。其中，ΔL*为明度差，Δa*为红绿色光差，正值表示偏红光；Δb*为黄蓝色光差，正值表示偏黄光；ΔE为总色差。
防粘辊稳定性：将配好的工作液在50 ℃的恒温水浴锅中连续震荡 6 h，振荡频率为100次/min。观察工作液是否可以持续加工，是否有粘缸、漂油和生成硅斑。工作液配方：纯碱（15 g/L）+元明粉（15 g/L）+活性染料（0.01 g/L）+ 硅油（100 g/L）。
2 结果与讨论
2.1 嵌段聚醚有机硅TF-464B的合成
2.1.1 正交实验（表 1）
通过正交实验，考察原料物质的量比、回流反应温度和反应时间对产物应用手感的影响，找出各种因素的最佳搭配方案，寻求最佳合成工艺条件。表 1 为TF-464B嵌段聚合正交实验选定的因素和水平。根据正交实验的结果，各因素对产物应用手感的影响重要性顺序依次为n（氨基硅油）∶n（环氧聚醚）、回流反应温度、回流反应时间。
2.1.2 单因素实验
（1）原料物质量比对应用手感的影响
有机合成反应中，反应物的物质量的比对于反应产物的性能具有关键性的作用。因此，本研究首先考察原料物质的量比对产物应用性能的影响，结果如表 2 所示。
由表 2 可看出，随着环氧聚醚与氨基硅油的物质的量比从0.8∶1提高到1.4∶1，手感呈现先变好化然后变差的趋势，在环氧硅油与氨基聚醚的物质的量比为1.2∶1时达最佳手感。
（2）反应温度对应用手感的影响（表 3）
由表 3 可知，当回流反应处于较低温度时，不利于反应的进行，产物应用效果较差，温度升高到75 ℃，手感达最佳，温度继续升高，手感反而有所下降。
（3）反应时间对应用手感的影响（表 4）
由表 4 可知，当回流反应时间由 2 h延长到12 h时，产物应用手感先提高，8 h达到最好。此后，延长反应时间，对手感影响不大。
2.2 嵌段聚醚有机硅TF-464B的应用性能
2.2.1 手感
采用TF-464B和普通氨基硅油对涤纶织物进行柔软整理后，织物手感对比如表 5 所示。
从表 5 可以看出，经TF-464B处理的织物，其滑度、软度、蓬松均好于普通氨基硅油。这归因于TF-464B的线性嵌段分子结构，分子能分布均匀，从而赋予织物极佳的综合手感。
2.2.2 黄变性（表 6）
表 6 数据显示，TF-464B对织物的黄变影响小于普通氨基硅油。这归因于TF-464B的分子结构中氨基的特殊存在形式，从而很好地抑制了氨基的黄变。TF-464B适用于浅色及漂白织物的柔软整理。
2.2.3 色变性
TF-464B和普通氨基硅油对染色涤纶织物和棉织物的影响见表 7。
从表 7 可以看出，对于 3 种不同的染色织物，TF-464B对织物色变的影响均小于普通氨基硅油。
2.2.4 防粘棍稳定性（表 8）
表 8 显示，TF-464B具有较好的防粘辊稳定性，这归因于TF-464B分子中聚醚链段的引入。
3 结论
（1）以双端氨基聚硅氧烷与双端环氧基聚醚为主要原料，经加成聚合反应，制备了一种新型线性嵌段聚醚有机硅整理剂TF-464B。优化反应条件为：n（环氧聚醚）∶n（氨基硅油）= 1.2∶1， 反应时间 8 h，反应温度75 ℃。
（2）与普通氨基硅油相比，新型线性嵌段聚醚有机硅整理剂TF-464B具有优异手感、低黄色变及良好防粘辊稳定性。
参考文献
[1] 张晓红，黄小军.新型低黄变改性氨基硅油柔软剂的合成及应用[J].印染助剂，2005，22（2）：7-10.
[2] 黄世强，彭慧.有机硅柔软剂及其应用[J].有机硅材料及应用， 1998，12（3）：17-19，24.
[3] 单玉华，钱三鸿.水溶性有机硅柔软剂的合成与应用[J].精细石油化工，1993，10（3）：17-21.
[4] 黄文润.硅油及二次加工品[M].北京：化学工业出版社，2004.
[5] 幸松民，王一璐.改性硅油的制法[M].北京：化学工业出版社，2000.
[6] 吴森纪.有机硅应用[M].成都：电子科技大学出版社，2000.