[发明专利]聚醚嵌段哌嗪硅油、制备方法及其在棉织物整理中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机硅织物柔软整理剂，尤其是一种新型聚醚嵌段哌嗪硅油的制备方法及其在棉织物整理中的应用。

背景技术

有机硅织物柔软整理剂是一类应用广泛的纺织助剂。相比于具有碳链结构的高分子材料中的C-O键与C-C键，Si-O键与Si-C键具有更长的键长以及更大的键角，因此，聚有机硅氧烷主链的旋转自由能很低，主链十分柔软，表面张力较低。将其用于织物整理后，柔软的有机硅附着在织物表面形成相对光滑的膜，因此，可以使织物表面的摩擦系数降低，表现为织物柔软性、弹性、抗褶皱等性能的提高。

其中，氨基硅油是十分重要的一类有机硅织物柔软整理剂，比如N-β-氨乙基-γ-氨丙基硅油等，由于其可以提供织物表面十分柔软的性能，被称做“超级柔软剂”。然而，经过这类传统的氨基硅油处理后的织物存在较大的缺陷是：织物易黄变，疏水性太强导致穿着舒适度降低等。因此，各种改性氨基硅油或是双官能团改性硅油得到了广泛的研究，比如专利CN103483371A制得了一种N-甲基哌嗪基聚硅氧烷，将其乳化并用于织物柔软整理剂，结果表明经处理的织物有较好的抗黄变性。聚醚改性硅油(侧链或是主链聚醚链段)在织物抗黄变、吸湿性、抗静电性以及乳液稳定性等方面都有显著的改善。双官能团改性硅油可以结合多种优势，比如安秋凤等制备了线性的聚醚氨基嵌段硅油，这类硅油可以通过设计调控疏水的的聚有机硅氧烷链段与亲水的聚醚链段比例，来协调织物的柔软性与亲水性。并且，亲水的聚醚链段的引入使这类硅油较易被乳化成稳定的微乳液，乳液粒径小于100nm，应用于织物整理中具有更好的渗透性，同时，织物的吸湿抗静电性及穿着舒适感都能有所提高(聚醚氨基嵌段聚硅氧烷的合成、应用及膜形貌研究，陕西科技大学硕士学位论文，杨帆，2011年)。因此，聚醚与氨基共改性硅油得到越来越多的应用与研究。

通常，聚醚链段通过硅氢加成的方法引入到聚硅氧烷的主链或是侧链上。首先制备含Si-H键的硅油，然后与烯丙基缩水甘油醚或是烯丙基聚醚发生硅氢加成反应，得到含环氧基的硅油，最后再与含氨基的聚醚或是其他胺类发生开环反应得到聚醚与氨基共改性硅油。商春燕等的研究表明硅氢加成反应通常不完全，通常需要在溶剂中进行，比如甲苯等，并且硅氢加成反应通常需要另一种原料稍过量，否则残留的Si-H键在后续的反应中易引起交联(聚醚接枝硅油的合成研究及交联物对其性能的影响，浙江大学研究生学位论文，商春燕，2011年)。因此，添加的溶剂及过量的反应原料增加了该反应过程的能耗。

发明内容

本发明提供了一种聚醚嵌段哌嗪硅油、制备方法及其在棉织物整理中的应用，该聚醚嵌段哌嗪硅油作为织物柔软整理剂处理织物后，能够提高织物的柔软性，同时，白度和吸水性也较佳。

一种聚醚嵌段哌嗪硅油，其特征在于，含有结构如式(Ⅰ)所示的化合物：

式(Ⅰ)中，n为60～270，m为10～15，k为1～20。

本发明的聚醚嵌段哌嗪硅油中，哌嗪基团及亲水的聚醚链段位于高分子的主链上，一方面，可以提高硅油的乳化能力以及乳液稳定性，另一方面，可以改善整理后织物的亲水性，抗静电性能等。相比于传统的氨基硅油，哌嗪基团的引入不仅能够提高织物的柔软性，还可以使整理后的织物保持较高的白度。

本发明还提供了一种所述的聚醚嵌段哌嗪硅油的制备方法，包括如下步骤：

(1)八甲基环四硅氧烷和哌嗪双封头在催化剂作用下进行反应，得到双端哌嗪硅油；

所述的哌嗪双封头的结构如式(Ⅱ)所示：

所述的双端哌嗪硅油的结构如式(Ⅲ)所示：

(2)步骤(1)得到的双端哌嗪硅油与双端环氧封端聚醚进行反应，得到所述的聚醚嵌段哌嗪硅油；

其中，n＝60～270，优选为n＝100～150；

所述的双端环氧封端聚醚的分子量为600～2000g/mol。

步骤(1)中，作为优选，所述的催化剂为四甲基氢氧化铵、KOH和NaOH中的至少一种。

步骤(1)中，作为优选，所述的八甲基环四硅氧烷和哌嗪双封头的摩尔比为100：1～8；

催化剂的用量为反应液质量的0.005～0.2％。

步骤(1)中，作为优选，反应温度为80～120℃，反应时间为5～20h。

步骤(1)中，反应在无溶剂参与的条件下进行，发生本体聚合得到产物，反应完成之后，通过简单的蒸馏除去低沸即可得到所述的双端哌嗪硅油。