欢迎光临小豌豆知识网!
当前位置:首页 > 化学技术 > 高分子化合> 一种长链烷基及两性离子共改性硅油及其制备方法独创技术13967字

一种长链烷基及两性离子共改性硅油及其制备方法

2021-02-02 10:58:30

一种长链烷基及两性离子共改性硅油及其制备方法

  技术领域

  本发明属于改性硅油领域,具体涉及一种长链烷基及两性离子共改性硅油及其制备方法。

  背景技术

  有机硅材料主要指含有聚硅氧烷(Si-O-Si)主链且硅原子直接与有机基团相连接的聚合物材料,它具有优异的润滑性、脱模性、憎水性、消泡性以及生理惰性等特点。将改性硅油作为添加剂加入纺织助剂、涂料添加剂、树脂改进剂、化妆品等产品中,可赋予产品具有许多优异的性能,比如使织物更加舒适柔软,涂层更加耐磨鲜亮等。

  氨基硅油是应用最为广泛的有机硅织物整理剂之一,处理后的织物具有优异的柔顺滑爽性、抗皱性以及抗静电,但是氨基的存在使得织物易变黄以及吸湿性较差等问题。针对以上问题,对氨基硅油的改性通常有聚醚改性、阳离子改性、烷基化改性等,改性后的硅油一定程度上改善了硅油泛黄或者吸湿性差的缺点,但是同时会使得硅油处理后的织物柔软性降低。此外常见的改性氨基硅油与聚丙烯类无纺布、熔喷布、塑料、树脂的相互作用力较弱,限制了有机硅材料的优异性能在口罩等医疗用品等领域的应用。因此,为了拓宽硅油的应用领域,制备新型改性氨基硅油是目前一个重要的研究方向。

  发明内容

  针对现有技术中的问题,本发明提供一种长链烷基及两性离子共改性硅油的制备方法,同时在硅油的两端分别引入长链烷基以及两性离子基团。

  为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:

  一种长链烷基及两性离子共改性硅油,其结构特征如下:

  

  其中,R1为C6-C18的烷基;R2为两性离子基团;m为5-300的整数。

  进一步的,所述R2选自如下结构中的一种:

  

  所述长链烷基及两性离子共改性硅油的制备方法按照如下步骤:

  (1)在氮气保护下,将1,1,3,3-四甲基二硅氧烷降温至0-20℃,加入卡尔斯特催化剂,加入烯烃,恒温反应0.5-3小时;继续加入烯丙基取代的哌嗪类化合物,继续反应0.5-3小时,然后升温至40-80℃反应0.5-3小时,再升温至80-110℃,真空抽出未反应低沸物,得到长链烷烃及氨基改性封头剂;

  (2)将上述封头剂与八甲基环四硅氧烷按照摩尔比1:1.25-75混合均匀,升温至40-150℃,加入20-100ppm催化剂,恒温反应2-20小时,加入催化剂3-10倍量的中和剂,升温至150-180℃,真空条件下,抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性硅油;

  (3)在回流冷凝及氮气保护下,将上述硅油与溶剂按质量比1:0.2-5混合,加热至25-75℃,滴加两性离子化试剂;回流反应6-36小时,通过抽真空方式除去溶剂及低沸物,即得到长链烷基及两性离子共改性硅油。

  优选地,步骤(1)所述的烯烃为含有6-18个碳原子的直链端烯烃;所述的烯丙基取代的哌嗪类化合物为1-烯丙基哌嗪、1-烯丙基-4-甲基哌嗪、1-烯丙基-4-乙基哌嗪、1-烯丙基-4-胺乙基哌嗪;步骤(1)中所述烯烃先于烯丙基取代的哌嗪类化合物添加,烯烃与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的摩尔比为0.9-1.1:1;所述的烯丙基取代的哌嗪类化合物与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的摩尔比为1.0-1.2:1。

  优选地,步骤(2)中所述的催化剂为氢氧化钾、四甲基氢氧化铵、Cl3PNPCl2NPCl3.PCl6中的一种;所述的中和剂为碳酸氢钠、碳酸钠、磷酸酯中的一种。

  优选地步骤(3)中所述的溶剂为异丙醇、乙腈、N,N-二甲基甲酰胺其中的一种或者两种混合溶剂;所述的两性离子化试剂为1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯,所述两性离子化试剂与硅油的质量比为0.05-0.5:1。

  长链烷基及两性离子共改性硅油在织物处理剂中的应用

  从以上描述可以看出,本发明具备以下优点:

  本发明在硅油的两端分别引入长链烷基以及两性离子基团,长链烷基的引入实现改性硅油增强对聚烯烃等疏水材料的相容性;两性离子的引入增强了改性硅油抗黄变、吸湿性的功能,同时还具有抗菌能力。

  本发明公开的长链烷基及两性离子共改性的硅油,可用于织物处理剂、涂料添加剂、树脂改性剂以及化妆品等方面,不仅可以提高有机硅材料与基材的相容性,还赋予了材料抗病毒细菌吸附的特性。

  附图说明

  图1是实施例1所制备的长链烷基及两性离子共改性硅油的红外谱图

  具体实施方式

  结合图1,详细说明本发明的一个具体实施例,但不对本发明的权利要求做任何限定。

  实施例1

  一种长链烷基及两性离子共改性硅油结构式如下:

  

  其中,m为5-300的正整数。

  上述长链烷基及两性离子共改性硅油的制备方法,包括如下步骤:

  (1)在氮气保护下,将268g 1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入容积为2L且装配有温度计、回流冷凝管、搅拌装置的反应器中,降温至5℃,加入10ppm卡尔斯特催化剂,以10g/min的速率加入336g正十二烯,恒温反应2小时;继续以10g/min的速率加入280g 1-甲基4-烯丙基哌嗪,继续反应2小时,然后升温至50℃反应2小时,再升温至100℃,抽真空抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性封头剂;

  (2)将44.2g上述封头剂与592g八甲基环四硅氧烷混合均匀,升温至105℃,加入30ppm四甲基氢氧化铵,恒温反应3小时,加入四甲基氢氧化铵3倍量的碳酸氢钠,升温至160℃,真空条件下,抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性硅油;

  (3)在回流冷凝及氮气保护下,将1000g上述硅油与250g异丙醇混合,加热至30℃,5g/min的速率滴加122g 1,3-丙磺酸内酯,回流反应8小时,通过抽真空方式除去溶剂及低沸物,即得到长链烷基及两性离子共改性硅油,粘度为105cst。如图1所示的是长链烷基及两性离子共改性硅油的红外谱图。

  实施例2:

  一种长链烷基及两性离子共改性硅油结构式如下:

  

  其中,m为5-300的正整数。

  上述长链烷基及两性离子共改性硅油的制备方法,包括如下步骤:

  (1)在氮气保护下,将294.8g 1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入容积为2L且装配有温度计、回流冷凝管、搅拌装置的反应器中,降温至0℃,加入15ppm卡尔斯特催化剂,以5g/min的速率加入221.76g正辛烯,恒温反应3小时;继续以5g/min的速率加入338.8g 1-甲基4-烯丙基哌嗪,继续反应3小时,然后升温至40℃反应3小时,再升温至80℃,抽真空抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性封头剂;

  (2)将38.7上述封头剂与1776g八甲基环四硅氧烷混合均匀,升温至150℃,加入20ppm氢氧化钾,恒温反应2小时,加入氢氧化钾10倍量的碳酸钠升温至180℃,真空条件下,抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性硅油;

  (3)在回流冷凝及氮气保护下,将1000g上述硅油与250g异丙醇/乙腈(4:1)混合,加热至60℃,5g/min的速率滴加100g 1,3-丙磺酸内酯,回流反应36小时,通过抽真空方式除去溶剂及低沸物,即得到长链烷基及两性离子共改性硅油,粘度为560cst。

  实施例3:

  一种长链烷基及两性离子共改性硅油结构式如下:

  

  其中,m为5-300的正整数。

  上述长链烷基及两性离子共改性硅油的制备方法,包括如下步骤:

  (1)在氮气保护下,将134g 1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入容积为1L且装配有温度计、回流冷凝管、搅拌装置的反应器中,降温至20℃,加入10ppm卡尔斯特催化剂,以3g/min的速率加入92.4g正己烯,恒温反应0.5小时;继续以4.5g/min的速率加入138.6g 1-乙基4-烯丙基哌嗪,继续反应0.5小时,然后升温至40℃反应3小时,再升温至80℃,抽真空抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性封头剂;

  (2)将18.5g上述封头剂与2220g八甲基环四硅氧烷混合均匀,升温至40℃,加入50ppmCl3PNPCl2NPCl3.PCl6,恒温反应20小时,加入Cl3PNPCl2NPCl3.PCl67倍量的碳酸钠中和12小时,过滤除去无机盐,升温至160℃,真空条件下,抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性硅油;

  (3)在回流冷凝及氮气保护下,将200g上述硅油与1000g异丙醇/N,N二甲基甲酰胺(4:1)混合,加热至75℃,5g/min的速率滴加10g 1,3-丙磺酸内酯,回流反应36小时,通过抽真空方式除去溶剂及低沸物,即得到长链烷基及两性离子共改性硅油,粘度为880cst。

  实施例4:

  一种长链烷基及两性离子共改性硅油结构式如下:

  

  其中,m为5-300的正整数。

  上述长链烷基及两性离子共改性硅油的制备方法,包括如下步骤:

  (1)在氮气保护下,将201g 1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入容积为2L且装配有温度计、回流冷凝管、搅拌装置的反应器中,降温至20℃,加入10ppm卡尔斯特催化剂,以10g/min的速率加入379.5g正十八烯,恒温反应1小时;继续以4.5g/min的速率加入138.6g 1-烯丙基哌嗪,继续反应1小时,然后升温至75℃反应3时,再升温至110℃,抽真空抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性封头剂;

  (2)将51.3g上述封头剂与440g八甲基环四硅氧烷混合均匀,升温至110℃,加入20ppm四甲基氢氧化铵,恒温反应4小时,加入四甲基氢氧化铵4倍量的碳酸氢钠,升温至160℃,真空条件下,抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性硅油;

  (3)在回流冷凝及氮气保护下,将500g上述硅油与100g异丙醇混合,加热至50℃,5g/min的速率滴加250g 1,3-丙磺酸内酯,回流反应6小时,通过抽真空方式除去溶剂及低沸物,即得到长链烷基及两性离子共改性硅油,粘度为6cst。

  实施例5:

  一种长链烷基及两性离子共改性硅油结构式如下:

  

  其中,m为5-300的正整数。

  上述长链烷基及两性离子共改性硅油的制备方法,包括如下步骤:

  (1)在氮气保护下,将167.5g 1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入容积为1L且装配有温度计、回流冷凝管、搅拌装置的反应器中,降温至10℃,加入10ppm卡尔斯特催化剂,以10g/min的速率加入210g正十二烯,恒温反应2小时;继续以5g/min的速率加入175g 1-甲基4-烯丙基哌嗪,继续反应2小时,然后升温至40℃反应3时,再升温至100℃,抽真空抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性封头剂;

  (2)将44.2g上述封头剂与1480g八甲基环四硅氧烷混合均匀,升温至110℃,加入20ppm四甲基氢氧化铵,恒温反应4小时,加入四甲基氢氧化铵8倍量的碳酸钠,升温至150℃,真空条件下,抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性硅油;

  (3)在回流冷凝及氮气保护下,将1000g上述硅油与400g异丙醇混合,加热至60℃,5g/min的速率滴加100g 1,4-丁磺酸内酯,回流反应36小时,通过抽真空方式除去溶剂及低沸物,即得到长链烷基及两性离子共改性硅油,粘度为480cst。

  实施例6:

  一种长链烷基及两性离子共改性硅油结构式如下:

  

  其中,m为5-300的正整数。

  上述长链烷基及两性离子共改性硅油的制备方法,包括如下步骤:

  (1)在氮气保护下,将147.4g 1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入容积为1L且装配有温度计、回流冷凝管、搅拌装置的反应器中,降温至0℃,加入15ppm卡尔斯特催化剂,以5g/min的速率加入154g正癸烯,恒温反应3小时;继续以5g/min的速率加入168g 1-乙基4-烯丙基哌嗪,继续反应3小时,然后升温至60℃反应3时,再升温至110℃,抽真空抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性封头剂;

  (2)将42.6g上述封头剂与1184g八甲基环四硅氧烷混合均匀,升温至110℃,加入20ppm四甲基氢氧化铵,恒温反应4小时,加入四甲基氢氧化铵6倍量的磷酸酯,升温至150℃,真空条件下,抽出低沸物,得到长链烷烃及氨基改性硅油;

  (3)在回流冷凝及氮气保护下,将1000g上述硅油与300g异丙醇混合,加热至50℃,5g/min的速率滴加150g 1,3-丙磺酸内酯,回流反应18小时,通过抽真空方式除去溶剂及低沸物,即得到长链烷基及两性离子共改性硅油,粘度为375cst。

  将10g上述实施例中的硅油、3g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO-3混合,高速机械搅拌混合,逐渐加入450g去离子水进行乳化,用醋酸调节乳液pH值至6.0,得到稳定乳液。将PP无纺布(长15cm,宽10cm)在乳液中浸渍3分钟,再进行轧制,90℃预烘干10分钟,然后130℃烘焙20分钟,冷却24小时后,进行抗黄变、亲水性测试。抗黄变性采用目测方法;亲水性测试,以水滴在织物表面消失试剂进行衡量,平行试验三次,取平均值。

  可以理解的是,以上关于本发明的具体描述,仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解,仍然可以对本发明进行修改或等同替换,以达到相同的技术效果;只要满足使用需要,都在本发明的保护范围之内。

《一种长链烷基及两性离子共改性硅油及其制备方法.doc》
将本文的Word文档下载到电脑,方便收藏和打印
推荐度:
点击下载文档

文档为doc格式(或pdf格式)