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一种棉用吸湿排汗整理剂及其制备方法

文献发布时间:2023-06-19 18:37:28



技术领域

本发明属于纺织面料后整理加工技术领域,特别涉及一种棉用吸湿排汗整理剂及其制备方法。

背景技术

近年来,运动休闲生活方式逐渐成为时尚,人们对健身、塑形的追求愈高,运动爱好者们倾向于天然纤维衣物,尤其是纯棉织物,柔软舒适、天然环保、护理简单、持久耐用,备受亲睐。虽然,棉纤维拥有多孔性的结构,且分子中含有大量羟基,具有优良的吸湿性能。但是,人体在剧烈运动或大量出汗的情况,棉纤维会因吸湿而膨胀,纤维截面增大40-50%,织物变得紧密、阻塞气孔,阻碍皮肤与外界环境间的湿交换与热交换,汗液、汗气很难快速排出体外,从而产生闷热感,其舒适度满足不了人们的日常要求。纺织品要达到吸湿排汗功能,大致可以通过物理改性、化学改性和结构设计三种方式。

对于纯棉织物,通常通过树脂整理、亲水整理、防水整理等后整理技术,提高织物的吸湿速干性能,使棉织物本身并不长时间保留汗液,减少运动过程中织物与皮肤的粘附。在后整理技术中被应用较多的是树脂整理,该类型整理剂可降低棉纤维表面张力,部分封闭的棉织物亲水基,降低棉纤维表面和纤维内部吸水性,使织物空隙的阻塞程度下降,蒸发速率提高;但是,单纯的树脂整理不利于棉织物毛芯效应的提高,通常会再添加柔软剂、吸湿排汗整理剂、渗透剂等,大量化学助剂的添加,会使整理剂存在稳定性差的缺点,使织物产生黄变、手感粗糙,在一定程度上影响产品的使用性能,也会对环境造成一定的污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种棉用吸湿排汗整理剂,该吸湿排汗整理剂使用后使棉织物亲水性、舒适感优于普通整理剂,可达到瞬间吸水,从而克服传统吸湿排汗整理剂不能同时兼顾亲水、柔软、黄变的缺点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种棉用吸湿排汗整理剂的制备方法,该方法包括如下步骤:

S1、长链烷基聚醚环氧硅油的制备:在溶剂存在下,将侧链含氢硅油、烯丙基环氧聚醚和十二碳烯混合均匀,将得到的混合反应液加热到60℃±5℃,然后加入混合反应液重量0.3%-0.5%的催化剂氯铂酸,升温至70℃-100℃范围内保温反应3h-6h,合成中间体长链烷基聚醚环氧硅油;

其中,侧链含氢硅油中Si-H和烯丙基环氧聚醚、十二碳烯中C=C的摩尔比(n(Si-H):n(C=C))为1:1-1.4,烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:2-3;

S2、长链烷基聚醚改性硅油的制备:将S1得到的中间体与四甲基哌啶胺在70℃-100℃保温3h-6h进行开环反应,降温冷却,减压蒸馏除去溶剂和杂质,出料获得长链烷基聚醚共改性硅油;

S1得到的中间体与四甲基哌啶胺的摩尔比为1:0.9-2;

S3、吸湿排汗整理剂的制备:将S2得到的长链硅油与适量乳化剂和水混合搅拌,用冰醋酸调节pH值至中性,形成乳白色的均匀分散的乳液,即为棉用吸湿排汗整理剂。

本发明的创造性体现在以下几点:

1、本发明通过分子设计,以烯丙基环氧聚醚和十二碳烯为原料,通过硅氢加成反应对聚硅氧烷进行侧链接枝改性,制得聚醚环氧改性硅油,再与聚醚胺进行开环反应,制备出集长链烷基、聚醚基为一体的有机硅表面活性剂。其中长链的引入可以使疏水基增长,赋予了聚硅氧烷更好的润滑性、防污性、可涂印性和其它特殊性能,降低整理后棉织物的表面张力,处理后可以相对的减少棉纤维本身的亲水羟基,限制全棉织物在水中的溶胀,提高其快干性能。

2、本发明提供了一种分子结构中含有位阻胺(四甲基哌啶胺)聚醚基团的聚有机硅氧烷,其中四甲基哌啶胺是一类光稳定剂,具有捕获自由基,选择性氧化等功能,应用用于织物整理方面,能阻止氨基氧化,提高织物白度。

本发明的技术难点在于,聚醚基与长链烷基之间亲水/疏水比例的调控和棉织物吸湿速干性能的构效关系,而聚醚基与长链烷基之间亲水/疏水比例的调控,通过烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比来实现,当烯丙基环氧聚醚含量较多时,经整理后的织物吸湿性过高而速干性过低;若烯丙基环氧聚醚含量较低则反之。

作为优选,所述的侧链含氢硅油分子量为2000-6000。

作为优选,S1中所述的溶剂选自异丙醇、乙二醇单丁醚或二甲基甲酰胺,溶剂的用量是混合反应液重量的30%-50%。优选异丙醇,用量是混合反应液重量的30%。

作为优选,所述的乳化剂为乳化剂AEO-3、乳化剂AEO-9或TX系列表面活性剂中的一种或几种。进一步优选的是,所述的乳化剂为乳化剂AEO-3、乳化剂AEO-9质量比为6-8:1的复配物。

作为优选,所述侧链含氢硅油的含氢量为0.10wt%~0.3wt%,平均分子量为1700-3200。进一步优选的是,所述侧链含氢硅油的含氢量为0.16wt%。

作为优选,S3乳化剂的用量为长链硅油、乳化剂和水构成的混合液重量的25%-45%。进一步优选为30%-40%之间,最佳值为35%。

作为优选,S2中,中间体与四甲基哌啶胺的摩尔比为1:0.9-1.1,优选1:1.06。四甲基哌啶胺用量过小时,环氧基会开环不完全。

作为优选,侧链含氢硅油中Si-H和烯丙基环氧聚醚、十二碳烯中C=C的摩尔比n(Si-H):n(C=C)为1:1.2。

作为优选,烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:3。

一种本发明所述的制备方法制得的棉用吸湿排汗整理剂。

与现有技术相比,本发明具有如下的优点:

1、本发明整理剂对棉织物使用后,手感优于普通吸湿排汗整理剂,棉织物可达到瞬间吸水,吸水速率在0-5秒之间。

2、引入长链聚醚具有一定的渗透性,分子量设计大小适中,能迅速吸附在织物表面,并渗透在织物和纱线内部,防止棉纤维会因吸湿而膨胀。

3、本发明工艺较简单,反应过程易控制,适合工业化生产。

具体实施方式

下面通过具体实施例,对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解,本发明的实施并不局限于下面的实施例,对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中,若非特指,所有的份、百分比均为重量单位,所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域的常规方法。

侧链含氢硅油,P830318聚甲基氢硅氧烷,average Mn 1,700-3,200,购自上海麦克林生化科技有限公司。

实施例1

一种棉用吸湿排汗整理剂的制备方法,具体步骤如下:

(1)长链烷基聚醚环氧硅油的制备:将100重量份侧链含氢硅油、25.6重量份烯丙基环氧聚醚、65.4重量份异丙醇、26.9重量份十二碳烯分别投入到反应釜中混合搅拌5分钟,加热到60℃,再一次性加入混合反应液重量0.4%的催化剂氯铂酸,升温至75℃保温4h,合成中间体长链烷基聚醚环氧硅油。

(2)长链烷基聚醚改性硅油的制备:将步骤(1)制得的中间体与加入的四甲基哌啶胺按1:1.06的摩尔比混合均匀进行开环反应,并在80℃保温3h,降温冷却,减压蒸馏除去溶剂和杂质,出料获得长链烷基聚醚共改性硅油。

(3)吸湿排汗整理剂的制备:将步骤(2)制得的长链硅油与乳化剂混合搅拌,边搅边加入去离子水,用冰醋酸调节pH值至中性,形成乳白色的均匀分散的乳液,即为棉用吸湿排汗整理剂。

本实施例中,n(Si-H):n(C=C)摩尔比为1:1,烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:3;乳化剂为AEO-3、AEO-9的复配物,其中乳化剂AEO-3、乳化剂AEO-9的质量比为8:1。乳化剂的用量为长链硅油、乳化剂和水构成的混合液重量的35%。

实施例2

一种棉用吸湿排汗整理剂的制备方法,具体步骤如下:

(1)长链烷基聚醚环氧硅油的制备:将100重量份侧链含氢硅油、28.2重量份烯丙基环氧聚醚、67.6重量份异丙醇、29.6重量份十二碳烯分别投入到反应釜中混合搅拌5分钟,加热到60℃,再一次性加入0.4%催化剂氯铂酸,升温至75℃保温4h,合成中间体长链烷基聚醚环氧硅油。

(2)长链烷基聚醚改性硅油的制备:将步骤(1)制得的中间体与加入的四甲基哌啶胺按1:1.06的摩尔比混合均匀进行开环反应并在80℃保温3h,降温冷却,减压蒸馏除去溶剂和杂质,出料获得长链烷基聚醚共改性硅油。

(3)吸湿排汗整理剂的制备:将步骤(2)制得的长链硅油与乳化剂混合搅拌,边搅边加入去离子水,用冰醋酸调节pH值至中性,形成乳白色的均匀分散的乳液,即为棉用吸湿排汗整理剂。

本实施例中,n(Si-H):n(C=C)摩尔比为1:1.1,烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:3;乳化剂为AEO-3、AEO-9的复配物,其中乳化剂AEO-3、乳化剂AEO-9的质量比为8:1。乳化剂的用量为长链硅油、乳化剂和水构成的混合液重量的35%。

实施例3

一种棉用吸湿排汗整理剂的制备方法,具体步骤如下:

(1)长链烷基聚醚环氧硅油的制备:将100重量份侧链含氢硅油、30.7重量份烯丙基环氧聚醚、69.9重量份异丙醇、32.3重量份十二碳烯分别投入到反应釜中混合搅拌5分钟,加热到60℃,再一次性加入0.4%催化剂氯铂酸,升温至75℃保温4h,合成中间体长链烷基聚醚环氧硅油。

(2)长链烷基聚醚改性硅油的制备:将步骤(1)制得的中间体与加入的四甲基哌啶胺按1:1.06的摩尔比混合均匀进行开环反应并在80℃保温3h,降温冷却,减压蒸馏除去溶剂和杂质,出料获得长链烷基聚醚共改性硅油。

(3)吸湿排汗整理剂的制备:将步骤(2)制得的长链硅油与乳化剂混合搅拌,边搅边加入去离子水,用冰醋酸调节pH值至中性,形成乳白色的均匀分散的乳液,即为棉用吸湿排汗整理剂。

本实施例中,n(Si-H):n(C=C)摩尔比为1:1.2,烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:3;乳化剂为AEO-3、AEO-9的复配物,其中乳化剂AEO-3、乳化剂AEO-9的质量比为8:1。乳化剂的用量为长链硅油、乳化剂和水构成的混合液重量的35%。

实施例4

一种棉用吸湿排汗整理剂的制备方法,具体步骤如下:

(1)长链烷基聚醚环氧硅油的制备:将100重量份侧链含氢硅油、33.3重量份烯丙基环氧聚醚、72.1重量份异丙醇、34.9重量份十二碳烯分别投入到反应釜中混合搅拌5分钟,加热到60℃,再一次性加入0.4%催化剂氯铂酸,升温至75℃保温4h,合成中间体长链烷基聚醚环氧硅油。

(2)长链烷基聚醚改性硅油的制备:将步骤(1)制得的中间体与加入的四甲基哌啶胺按1:1.06的摩尔比混合均匀进行开环反应并在80℃保温3h,降温冷却,减压蒸馏除去溶剂和杂质,出料获得长链烷基聚醚共改性硅油。

(3)吸湿排汗整理剂的制备:将步骤(2)制得的长链硅油与乳化剂混合搅拌,边搅边加入去离子水,用冰醋酸调节pH值至中性,形成乳白色的均匀分散的乳液,即为棉用吸湿排汗整理剂。

本实施例中,n(Si-H):n(C=C)摩尔比为1:1.3,烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:3;乳化剂为AEO-3、AEO-9的复配物,其中乳化剂AEO-3、乳化剂AEO-9的质量比为8:1。乳化剂的用量为长链硅油、乳化剂和水构成的混合液重量的35%。

实施例5

一种棉用吸湿排汗整理剂的制备方法,具体步骤如下:

(1)长链烷基聚醚环氧硅油的制备:将100重量份侧链含氢硅油、35.8重量份烯丙基环氧聚醚、74.3重量份异丙醇、37.6重量份十二碳烯分别投入到反应釜中混合搅拌5分钟,加热到60℃,再一次性加入0.4%催化剂氯铂酸,升温至75℃保温4h,合成中间体长链烷基聚醚环氧硅油。

(2)长链烷基聚醚改性硅油的制备:将步骤(1)制得的中间体与加入的四甲基哌啶胺按1:1.06的摩尔比混合均匀进行开环反应并在80℃保温3h,降温冷却,减压蒸馏除去溶剂和杂质,出料获得长链烷基聚醚共改性硅油。

(3)吸湿排汗整理剂的制备:将步骤(2)制得的长链硅油与乳化剂混合搅拌,边搅边加入去离子水,用冰醋酸调节pH值至中性,形成乳白色的均匀分散的乳液,即为棉用吸湿排汗整理剂。

本实施例中,n(Si-H):n(C=C)摩尔比为1:1.4,烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:3;乳化剂为AEO-3、AEO-9的复配物,其中乳化剂AEO-3、乳化剂AEO-9的质量比为8:1。乳化剂的用量为长链硅油、乳化剂和水构成的混合液重量的35%。

实施例6

一种棉用吸湿排汗整理剂的制备方法,具体步骤如下:

(1)长链烷基聚醚环氧硅油的制备:将100重量份侧链含氢硅油、92.2重量份烯丙基环氧聚醚、96.2重量份异丙醇、32.3重量份十二碳烯分别投入到反应釜中混合搅拌5分钟,加热到60℃,再一次性加入0.4%催化剂氯铂酸,升温至75℃保温4h,合成中间体长链烷基聚醚环氧硅油。

(2)长链烷基聚醚改性硅油的制备:将步骤(1)制得的中间体与加入的四甲基哌啶胺按1:1.06的摩尔比混合均匀进行开环反应并在80℃保温3h,降温冷却,减压蒸馏除去溶剂和杂质,出料获得长链烷基聚醚共改性硅油。

(3)吸湿排汗整理剂的制备:将步骤(2)制得的长链硅油与乳化剂混合搅拌,边搅边加入去离子水,用冰醋酸调节pH值至中性,形成乳白色的均匀分散的乳液,即为棉用吸湿排汗整理剂。

本实施例中,n(Si-H):n(C=C)摩尔比为1:1.2,烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:1;乳化剂为AEO-3、AEO-9的复配物,其中乳化剂AEO-3、乳化剂AEO-9的质量比为8:1。乳化剂的用量为长链硅油、乳化剂和水构成的混合液重量的35%。

实施例7

一种棉用吸湿排汗整理剂的制备方法,具体步骤如下:

(1)长链烷基聚醚环氧硅油的制备:将100重量份侧链含氢硅油、46.1重量份烯丙基环氧聚醚、76.5重量份异丙醇、32.3重量份十二碳烯分别投入到反应釜中混合搅拌5分钟,加热到60℃,再一次性加入0.4%催化剂氯铂酸,升温至75℃保温4h,合成中间体长链烷基聚醚环氧硅油。

(2)长链烷基聚醚改性硅油的制备:将步骤(1)制得的中间体与加入的四甲基哌啶胺按1:1.06的摩尔比混合均匀进行开环反应并在80℃保温3h,降温冷却,减压蒸馏除去溶剂和杂质,出料获得长链烷基聚醚共改性硅油。

(3)吸湿排汗整理剂的制备:将步骤(2)制得的长链硅油与乳化剂混合搅拌,边搅边加入去离子水,用冰醋酸调节pH值至中性,形成乳白色的均匀分散的乳液,即为棉用吸湿排汗整理剂。

本实施例中,n(Si-H):n(C=C)摩尔比为1:1.2,烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:2;乳化剂为AEO-3、AEO-9的复配物,其中乳化剂AEO-3、乳化剂AEO-9的质量比为8:1。乳化剂的用量为长链硅油、乳化剂和水构成的混合液重量的35%。

实施例8

一种棉用吸湿排汗整理剂的制备方法,具体步骤如下:

(1)长链烷基聚醚环氧硅油的制备:将100重量份侧链含氢硅油、23重量份烯丙基环氧聚醚、66.6重量份异丙醇、32.3重量份十二碳烯分别投入到反应釜中混合搅拌5分钟,加热到60℃,再一次性加入0.4%催化剂氯铂酸,升温至75℃保温4h,合成中间体长链烷基聚醚环氧硅油。

(2)长链烷基聚醚改性硅油的制备:将步骤(1)制得的中间体与加入的四甲基哌啶胺按1:1.06的摩尔比混合均匀进行开环反应并在80℃保温3h,降温冷却,减压蒸馏除去溶剂和杂质,出料获得长链烷基聚醚共改性硅油。

(3)吸湿排汗整理剂的制备:将步骤(2)制得的长链硅油与乳化剂混合搅拌,边搅边加入去离子水,用冰醋酸调节pH值至中性,形成乳白色的均匀分散的乳液,即为棉用吸湿排汗整理剂。

本实施例中,n(Si-H):n(C=C)摩尔比为1:1.2,烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:4;乳化剂为AEO-3、AEO-9的复配物,其中乳化剂AEO-3、乳化剂AEO-9的质量比为8:1。乳化剂的用量为长链硅油、乳化剂和水构成的混合液重量的35%。

各实施例制得的棉用吸湿排汗整理剂与市售吸湿速干整理剂(传化智联股份有限公司,吸湿速干剂TF-620H)的吸湿性及耐洗性对比如表1所示。

1、吸湿性的检测方法

(1)吸水率测试

在标准大气下调湿平衡,将试样放入盛有三级水的容器内,试样吸水后自然下沉,在水中润湿5min后取出,自然平展的垂直悬挂,水分自然下滴,当试样不再滴水时,取出试样称重,试样的吸水率等于浸湿后的质量与原始质量的差值占原始质量的比值,计算五块试样的均值。

(2)滴水扩散时间测试

将试样装在试样固定箍上(箍直径为150mm),调整试样表面与滴定管出水口端的高度为10mm,滴定管滴一滴水(约0.2mL),仔细观察水滴扩散情况,记录水滴接触试样表面至完全扩散,即不再呈现镜面反射状况所需的时间。

(3)芯吸高度测试

将试样分经纬向取样,垂直悬挂使试样下端浸入水中,放置一定时间后,记录试样因毛细管作用所产生水线爬升的高度。

2、速干性的检测方法

(1)蒸发速率测试

将已滴入0.2mL三级水,并完全扩散的试样自然平展地垂直悬挂于标准大气中,每隔5min称量,直至连续两次称取的质量变化率<1%为止。根据各个时间段的试样质量,按式[1]计算水分蒸发量(g),按式[2]计算水分蒸发率:

水分蒸发量=试样质量润湿后–湿润后某一时刻质量[1]

(2)透湿量测试

把盛有干燥剂并封以织物试样的透湿杯放置于规定温度(38±2)℃和湿度(90±2)%的密封环境中(试验箱)。根据一定时间内透湿杯质量的变化计算试样透湿率。

表1吸湿性及耐洗性对比

※机织物类产品技术要求:

吸湿性,吸水率≥100%,滴水扩散时间≤5s,芯吸高度≥90mm;速干性,蒸发速率≥0.18g/h,透湿量≥8000g/(m

从表1的数据可以看出,本发明制备的吸湿速干整理剂整理棉织物后,经过30次家庭洗涤后,依然满足吸湿速干的要求,显示了良好的耐久性。

当烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:3时,实施例1-5,侧链含氢硅油中Si-H和烯丙基环氧聚醚、十二碳烯中C=C的摩尔比(n(Si-H):n(C=C))分别为1:1.0-1.4,棉织物都具有较好的吸湿速干性能。其中实施例3,在n(Si-H):n(C=C)摩尔比为1:1.2时,吸湿速干性能最佳。

当侧链含氢硅油中Si-H和烯丙基环氧聚醚、十二碳烯中C=C的摩尔比(n(Si-H):n(C=C))为1:1.2时,实施例3中烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:2,实施例7中烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:3,两者皆具有良好的吸湿速干性能。实施例6中烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:1,因长链含量太少,整理剂疏水性降低,导致经整理后的棉织物吸湿性过高而速干性显著降低。实施例8中烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:4,则吸湿性过低。

优选实施例3,侧链含氢硅油中Si-H和烯丙基环氧聚醚、十二碳烯中C=C的摩尔比(n(Si-H):n(C=C))为1:1.2,烯丙基环氧聚醚和十二碳烯的摩尔比为1:3,其吸湿性与速干性皆优于市场样TF-620H。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本发明所提供的一种棉用吸湿排汗整理剂及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术分类

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