[发明专利]表面连接β-硫酸酯乙基砜官能团的纳米二氧化硅及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纺织品助剂及其制备领域，具体涉及一种表面连接β-硫酸酯乙基砜官能团的纳米二氧化硅及其制备方法。

背景技术

由于纳米二氧化硅的小尺寸效应，其比表面积很大，且表面具有大量活泼硅羟基，通过适当修饰，在二氧化硅表面引入功能性基团，所得粒子可广泛应用于织物的功能整理，如提高织物的拒水、拒油能力，或作为吸附剂吸附废水中的染料分子及对织物进行固色等。

目前，纳米二氧化硅的改性方法主要有：通过带有碳碳双键的硅烷偶联剂与硅羟基间的反应，将碳碳双键引入二氧化硅表面，进一步通过自由基共聚合对二氧化硅改性；将具有高可逆链转移反应活性或可逆链终止反应活性的基团连接在二氧化硅颗粒表面，实现自由基聚合反应的可控性，制备聚合物结构可控的有机/无机纳米复合材料；以具有特定功能基团的硅烷偶联剂与纳米二氧化硅发生缩合反应，将化学反应惰性的功能基团修饰在二氧化硅表面。

然而，采用现有的纳米二氧化硅改性方法时，改性二氧化硅表面仍然没有可与棉、真丝等天然纤维上的氨基、羟基反应形成化学键的基团。织物经这些二氧化硅整理后，纳米二氧化硅物理吸附于织物表面，整理效果的耐水洗性能往往不高。

申请公布号为CN 102345231A的中国发明专利申请公开了一种织物的二氧化硅纳米杂化溶胶热致变色整理方法，包括：（1）室温下，将正硅酸四乙酯、硅烷偶联剂和醇混合，搅拌均匀后再加入水和酸，使得pH调节至2～3，搅拌得纳米SiO₂溶胶，其中，正硅酸四乙酯、硅烷偶联剂、醇和水的摩尔比为1：0.1～2：10～30：8～40，然后加入与硅溶胶质量比为1:10～35的热致变色材料，搅拌后得杂化纳米硅溶胶；（2）将织物在上述溶胶整理液中浸渍后，预烘、烘焙得热致变色棉织物。该技术方案在整理过程中不需要粘合剂的辅助，降低了热致变色整理对织物强力、手感的影响，克服了传统热致变色整理过程时微胶囊在织物表面分散不均匀的缺点。由于该专利申请中溶胶是由KH-560与正硅酸四乙酯间的缩合反应形成的，因此KH-560分子中的反应性环氧基团必将大量被包埋于缩合反应生成的交联网状结构中，使之与纤维上羟基间难以相互靠近，增加了反应的难度。此外，醋酸在催化缩合反应的同时，还可引起上述环氧基团的开环反应，使其丧失与纤维上羟基的反应能力。因此，以其为整理剂，所得织物的耐水洗牢度仍有待进一步提高。

发明内容

本发明提供了一种表面连接β-硫酸酯乙基砜官能团的纳米二氧化硅，能够以化学键与织物固着，可赋予整理织物持久的功能。

一种表面连接β-硫酸酯乙基砜官能团的纳米二氧化硅，为式I结构：

其中，R为式3或式4结构；

本发明具有β-硫酸酯乙基砜官能团的纳米二氧化硅可用于整理织物，在优化的反应条件下，上述二氧化硅中的β-硫酸酯乙基砜官能团首先水解生成乙烯砜，进而与棉以及真丝等天然纤维大分子中羟基发生亲核加成反应，纳米二氧化硅颗粒以化学键与天然纤维固着，因此基于该具有β-硫酸酯乙基砜官能团的纳米二氧化硅进一步制备纺织助剂，纺织助剂可赋予整理织物持久的功能。

本发明提供了一种表面连接β-硫酸酯乙基砜官能团的纳米二氧化硅的制备方法，简单易行，条件温和，易于控制。

一种表面连接β-硫酸酯乙基砜官能团的纳米二氧化硅的制备方法，包括以下步骤：

(1)将对(β-硫酸酯乙基砜)苯胺、硅烷偶联剂和第一有机溶剂混合，在催化剂作用下进行第一步反应，得到连接β-硫酸酯乙基砜官能团的硅烷偶联剂；

所述的硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或者2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷；

(2)将连接β-硫酸酯乙基砜的硅烷偶联剂投入二氧化硅的分散液中，二氧化硅的分散液由纳米二氧化硅和第二有机溶剂组成，进行第二步反应，得到表面连接β-硫酸酯乙基砜官能团的纳米二氧化硅的分散液。

步骤(1)中，作为优选，所述的第一步反应的反应条件：反应介质为第一有机溶剂，反应温度为40℃～90℃，反应时间为1h～10h，以重量份计，各反应物用量如下：

对（β-硫酸酯乙基砜）苯胺  0.6～8份；

硅烷偶联剂                 0.4～6份；

有机溶剂                   15～240份。