一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及固色劑【技術(shù)領(lǐng)域】，提供一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法，其主要步驟為：采用二甲基二烯丙基氯化銨與有機(jī)硅單體、螯合劑和去離子水混合均勻，通氮?dú)怛?qū)氧后，加入引發(fā)劑進(jìn)行自由基聚合即可得到陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑，將采用本發(fā)明的方法制得的固色劑用于染色后整理，不僅可提高陰離子型染料染色的干濕摩擦牢度，尤其是濕摩擦牢度，且不影響色光和保持織物手感柔軟，利用本發(fā)明的制備方法制得的固色劑不含甲醛，無毒、環(huán)保，是一種新型印染助劑。
【專利說明】一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固色劑【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】[0002]棉纖維(主要組成結(jié)構(gòu)為纖維素)作為四大天然纖維(棉、毛、絲、麻)之一，由于自身在服用性能方面具有良好的吸濕性、保暖性、舒適性及柔軟的手感，且清潔保健和可降解回收利用等特點(diǎn)正越來越受到青睞。為了滿足人們對衣著織物不同顏色的需求，因而要對織物進(jìn)行染色。用于棉纖維染色的染料通常有直接染料、酸性染料和活性染料等，直接染料、酸性染料和活性染料都是陰離子染料，分子中都含有磺酸基、羧基等水溶性基團(tuán)。直接染料和酸性染料都主要靠范德華力和氫鍵固著在纖維上，固著的牢度有限，在水中很容易水解掉色，所以一般都需要用固色劑來提高織物的染色牢度?；钚匀玖戏肿咏Y(jié)構(gòu)中含有反應(yīng)性基團(tuán)，能與纖維反應(yīng)生成共價(jià)鍵，所以染色牢度相對較高。但是，活性染料在染色過程中，染料未反應(yīng)物及水解物不可能完全洗凈，這部分染料就會掉色，同時(shí)，染物上的共價(jià)鍵也會水解斷鍵。隨著織物染色牢度要求的提高，在染一些深濃色織物時(shí)也還是需要固色劑進(jìn)行固色。
[0003]聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑作為一類較為理想的季銨鹽聚陽離子型無醛固色劑，其是以單體二甲基二烯丙基氯化銨通過自由基聚合而得，具有五元環(huán)、六元環(huán)等結(jié)構(gòu)，主要為五元環(huán)結(jié)構(gòu)。其固色機(jī)理是通過結(jié)構(gòu)中的季銨鹽陽離子與染料結(jié)構(gòu)中的陰離子以離子鍵相結(jié)合而形成色淀以達(dá)到固色目的，同時(shí)由于其分子鏈單元結(jié)構(gòu)與棉纖維纖維素結(jié)構(gòu)的相似特點(diǎn)而可能具有較為緊密的分子間力作用，因而其在棉纖維上應(yīng)具有良好的固色性能，可應(yīng)用于棉纖維上直接、硫化及活性等染料的固色，但因其與染料的離子鍵作用及與棉織物纖維間的范德華力作用在摩擦等外力的作用下容易受到破壞，致使摩擦牢度尤其是濕摩擦牢度仍不夠理想。
[0004]因此對聚二甲基二烯丙基氯化銨結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性以提高其各項(xiàng)固色牢度，特別是濕摩擦牢度，仍是目前研究的熱點(diǎn)和難題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，針對以上內(nèi)容，本發(fā)明提供一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法，利用該方法制得的固色劑應(yīng)用于織物印染固色后處理過程，能夠有效提高織物干濕摩擦色牢度。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑的制備方法，包括如下步驟:
(I)以質(zhì)量百分比計(jì)，首先在反應(yīng)釜中加入0.02~0.2重量份的螯合劑和去離子水，配制成質(zhì)量百分比濃度為5%~35%的螯合劑溶液，攪拌完全溶解后，再加入35~49重量份的二甲基二烯丙基氯化銨和0.5~12重量份的有機(jī)硅單體，混合攪拌均勻制得混合溶液；
(2)其次，以50mL/min~200 mL/min的速度向反應(yīng)釜中通氮?dú)?0~60分鐘，并開始加熱升溫；
(3)待溫度升至60~80°C時(shí)，再滴加質(zhì)量百分比濃度為I~10%的0.05~0.2重量份的引發(fā)劑溶液，滴加時(shí)間控制在0.5~2小時(shí)；
(4)滴加完畢后進(jìn)行聚合反應(yīng)，控制反應(yīng)時(shí)間為2~5小時(shí)，最后根據(jù)產(chǎn)品要求加入去離子水進(jìn)行稀釋至設(shè)定濃度，攪拌均勻后，即得到陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑。
[0007]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述步驟(1)中螯合劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、檸檬酸鈉、酒石酸鈉、葡萄糖酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸四鈉、氨基三乙酸鈉、環(huán)已二胺四乙酸鈉、二乙烯三胺五乙酸鈉中的任意一種或兩種以上以任意比混合的混合物。
[0008]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述步驟(1)中二甲基二烯丙基氯化銨為質(zhì)量百分比濃度為60 ± 0.5%或65±0.5%的水溶液。
[0009]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述步驟(1)中有機(jī)娃單體為乙烯基二甲氧基硅烷、乙烯基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(甲氧基乙氧基)硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷或乙烯基三丁麗月虧基硅烷。
[0010]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述步驟(2)中的氮?dú)鉃橐簯B(tài)的氮?dú)饣驓鈶B(tài)的氮?dú)狻?br> [0011]進(jìn)一步的改進(jìn)是:所述步驟(3)中引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鈉和過硫酸鉀中的任意一種或兩種以上以任 意比混合的混合物。
[0012]采用本發(fā)明的方法制備的陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑具有較高的的正電荷密度，可以與纖維素纖維和染料的負(fù)電荷結(jié)合成離子鍵，同時(shí)引入的硅氧烷結(jié)構(gòu)，其硅氧鍵可以在織物表面水解形成交聯(lián)體系，而且有機(jī)硅單體本身也是一種強(qiáng)疏水性單體，這不僅提高了織物的耐水、耐熱性能，而且也提高了織物的柔軟性和爽滑性，降低了織物表面的摩擦系數(shù)，從而大大提高了織物的摩擦牢度尤其是濕摩擦牢度?’另外，本發(fā)明產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中的季銨鹽陽離子基團(tuán)，其具有較強(qiáng)的極性，可與染料的陰離子反應(yīng)形成不溶性的染料鹽沉淀，進(jìn)一步固定織物上的染料，達(dá)到更進(jìn)一步固色的目的。三重固色使織物牢度更好，更具耐水洗、耐摩擦等性能。
[0013]利用本發(fā)明制得的產(chǎn)品是一種不含甲醛，無毒、無害、安全可靠、不污染環(huán)境的綠色新型印染助劑。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下將結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
[0015]若未特別指明，實(shí)施例中所采用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段，所采用的試劑和產(chǎn)品也均為可商業(yè)獲得的。所用試劑的來源、商品名以及有必要列出其組成成分者，均在首次出現(xiàn)時(shí)標(biāo)明。
[0016]實(shí)施例一
一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法，包括以下步驟:
(1)往反應(yīng)釜中加入0.2千克乙二胺四乙酸二鈉和2千克所述去離子水，開啟攪拌，攪拌完全溶解后，從兩個(gè)高位槽再同時(shí)加入，第一高位槽內(nèi)滴加的是350千克質(zhì)量百分比濃度為60%的二甲基二烯丙基氯化銨，第二高位槽內(nèi)滴加的是89千克乙烯基三甲氧基硅烷，混合攪拌均勻；
(2)以50mL/min的速度向反應(yīng)爸中通氮?dú)?0 min,并開始加熱升溫；
(3)待溫度升到60°C時(shí)，從第三個(gè)高位槽開始滴加，第三個(gè)高位槽內(nèi)滴加的是40千克質(zhì)量百分比濃度為2%的引發(fā)劑溶液，此引發(fā)劑溶液由0.8千克所述過硫酸銨加入39.2千克去離子水配制而成；滴加時(shí)間控制在1.0小時(shí)(即，控制滴速使其在1.0小時(shí)滴完)，滴加溫度控制在65°C ；
(4)滴加完后保持溫度繼續(xù)反應(yīng)2.0小時(shí)，然后按產(chǎn)品要求再加入去離子水進(jìn)行稀釋，攪拌均勻后，即得陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑。
[0017]實(shí)施例二
一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法，包括以下步
驟:
(1)往反應(yīng)釜中加入0.4千克葡萄糖酸鈉和2千克去離子水，開啟攪拌,攪拌完全溶解后，從兩個(gè)高位槽再同時(shí)加入，第一高位槽內(nèi)加入的是400千克二甲基二烯丙基氯化銨，第二高位槽內(nèi)加入的是59千克乙烯基三乙氧基硅烷，混合攪拌均勻；
(2)以80mL/min的速度向反`應(yīng)爸中通氮?dú)?5 min,并開始加熱升溫；
(3)待溫度升到65°C時(shí)，從第三個(gè)高位槽開始滴加，第三個(gè)高位槽是20千克質(zhì)量百分比濃度為3%的引發(fā)劑溶液，此引發(fā)劑溶液由0.6千克過硫酸銨加入19.4千克去離子水配制而成。滴加時(shí)間控制在1.5小時(shí)(即，控制滴速使其在1.5小時(shí)滴完)，滴加溫度控制在70 0C ；
(4)滴加完后保持溫度繼續(xù)反應(yīng)2.5小時(shí)，然后按產(chǎn)品要求再加入去離子水進(jìn)行稀釋，攪拌均勻后，即得陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑。
[0018]實(shí)施例三
一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法，包括以下步
驟:
(1)往反應(yīng)釜中加入0.5千克乙二胺四乙酸四鈉和2千克去離子水，開啟攪拌，攪拌完全溶解后，從兩個(gè)高位槽再同時(shí)加入，第一高位槽內(nèi)加的是450千克二甲基二烯丙基氯化銨，第二高位槽內(nèi)加的是29千克乙烯基三乙酰氧基硅烷，混合攪拌均勻；
(2)以100mL/min的速度向反應(yīng)爸中通氮?dú)?0 min,并開始加熱升溫；
(3)待溫度升到65°C時(shí)，從第三個(gè)高位槽開始滴加，第三個(gè)高位槽是25千克質(zhì)量百分比濃度為2%的引發(fā)劑溶液，此引發(fā)劑溶液由0.5千克所述過硫酸鉀和24.5千克所述去離子水配制而成，滴加時(shí)間控制在2.0小時(shí)(即，控制滴速使其在2.0小時(shí)滴完)，滴加溫度控制在70°C ；
(4)滴加完后保持溫度繼續(xù)反應(yīng)3.0小時(shí)，然后按產(chǎn)品要求再加入去離子水進(jìn)行稀釋，攪拌均勻后，即得陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑。
[0019]實(shí)施例四一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法，包括以下步
驟:
(1)往反應(yīng)圣中加入0.6千克二聚憐酸納和2千克去尚子水，開啟攬祥，攬祥完全溶解后，從兩個(gè)高位槽再同時(shí)加入，第一高位槽內(nèi)加的是460千克二甲基二烯丙基氯化銨，第二高位槽內(nèi)加的是21.6千克乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷，混合攪拌均勻；
(2)以120mL/min的速度向反應(yīng)爸中通氮?dú)?0 min,并開始加熱升溫；
(3)待溫度升到65°C時(shí)，從第三個(gè)高位槽開始滴加，第三個(gè)高位槽滴加的是36千克質(zhì)量百分比濃度為5%的引發(fā)劑溶液，此引發(fā)劑溶液由0.9千克所述過硫酸銨、0.9千克過硫酸鈉和34.2千克去離子水配制而成，滴加時(shí)間控制在1.5小時(shí)(即，控制滴速使其在1.5小時(shí)滴完)，滴加溫度控制在70°C ；
(4)滴加完后保持溫度繼續(xù)反應(yīng)3.0小時(shí)，然后按產(chǎn)品要求再加入去離子水進(jìn)行稀釋，攪拌均勻后，即得陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑。
[0020]實(shí)施例五
一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法，包括以下步
驟:
(1)往反應(yīng)釜中加入0.8千克檸檬酸鈉和2千克去離子水，開啟攪拌，攪拌完全溶解后，從兩個(gè)高位槽再同時(shí)加入，第一高位槽內(nèi)加的是470千克二甲基二烯丙基氯化銨，第二高位槽內(nèi)加的是14.6千克甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，混合攪拌均勻；
(2)以160mL/min的速度向反應(yīng)爸中通氮?dú)?0 min,并開始加熱升溫；
(3)待溫度升到70°C時(shí)，從第三個(gè)高位槽開始滴加，第三個(gè)高位槽內(nèi)滴加的是32.5千克質(zhì)量百分比濃度為8%的引發(fā)劑溶液，此引發(fā)劑溶液由1.3千克過硫酸銨、1.3千克過硫酸鉀和29.9千克去離子水配制而成，滴加時(shí)間控制在2.0小時(shí)(即，控制滴速使其在2.0小時(shí)滴完)，滴加溫度控制在75°C ；
(4)滴加完后保持溫度繼續(xù)反應(yīng)3.5小時(shí)，然后按產(chǎn)品要求再加入去離子水進(jìn)行稀釋，攪拌均勻后，即得陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑。
[0021]實(shí)施例六
一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法，包括以下步
驟:
(1)往反應(yīng)釜中加入0.9千克乙二胺四乙酸四鈉和2千克去離子水，開啟攪拌，攪拌完全溶解后，從兩個(gè)高位槽再同時(shí)加入，第一高位槽內(nèi)加的是480千克二甲基二烯丙基氯化銨，第二高位槽內(nèi)加的是8.2千克四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷，混合攪拌均勻；
(2)以200mL/min的速度向反應(yīng)爸中通氮?dú)?0 min,并開始加熱升溫；
(3)待溫度升到75°C時(shí)，從第三個(gè)高位槽開始滴加，第三個(gè)高位槽內(nèi)滴加的是58千克質(zhì)量百分比濃度為5%的引發(fā)劑溶液，此引發(fā)劑溶液由1.45千克過硫酸鈉、1.45千克過硫酸鉀和55.1千克的所述去離子水配制而成，滴加時(shí)間控制在1.5小時(shí)(即，控制滴速使其在
1.5小時(shí)滴完)，滴加溫度控制在80°C ；
(4)滴加完后保持溫度繼續(xù)反應(yīng)4.0小時(shí)，然后按產(chǎn)品要求再加入去離子水進(jìn)行稀釋，攪拌均勻后，即得陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑。
[0022]將上述實(shí)施例1飛制備出的陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑處理大紅4BS染色后的棉織物，采用浸軋工藝，工藝流程為:
染色織物一浸軋固色劑工作液(軋余率85%)—烘干(130°C，3min)。
[0023]提升劑工作液質(zhì)量濃度為15 g/L，pH為6~7。棉織物整理后的主要性能(染色牢度)見表1所示。
[0024]表1棉織物經(jīng)上述實(shí)施例1~6固色處理后的主要性能指標(biāo)
【權(quán)利要求】
1.一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)以質(zhì)量百分比計(jì)，首先在反應(yīng)釜中加入0.02~0.2重量份的螯合劑和去離子水，配制成質(zhì)量百分比濃度為5%~35%的螯合劑溶液，攪拌完全溶解后，再加入35~49重量份的二甲基二烯丙基氯化銨和0.5~12重量份的有機(jī)硅單體，混合攪拌均勻制得混合溶液； (2)其次，以50mL/min~200 mL/min的速度向反應(yīng)釜中通氮?dú)?0~60分鐘，并開始加熱升溫； (3)待溫度升至60~80°C時(shí)，再滴加質(zhì)量百分比濃度為I~10%的0.05~0.2重量份的引發(fā)劑溶液，滴加時(shí)間控制在0.5~2小時(shí)； (4)滴加完畢后進(jìn)行聚合反應(yīng)，控制反應(yīng)時(shí)間為2~5小時(shí)，最后根據(jù)產(chǎn)品要求加入去離子水進(jìn)行稀釋至設(shè)定濃度，攪拌均勻后，即得到陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑的制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中螯合劑為三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、檸檬酸鈉、酒石酸鈉、葡萄糖酸鈉、乙二胺四乙酸二鈉、乙二胺四乙酸四鈉、氨基三乙酸鈉、環(huán)已二胺四乙酸鈉、二乙烯三胺五乙酸鈉中的任意一種或兩種以上以任意比混合的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中二甲基二烯丙基氯化銨為質(zhì)量百分比濃度為60±0.5%或65±0.5%的水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法，其特征在于:所述步驟(1)中有機(jī)硅單體為乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、四甲基二乙烯基二硅氧烷、四甲基四乙烯基環(huán)四硅氧烷或乙烯基三丁麗月虧基硅烷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法，其特征在于:所述步驟(2)中的氮?dú)鉃橐簯B(tài)的氮?dú)饣驓鈶B(tài)的氮?dú)狻?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種陽離子型有機(jī)硅改性聚二甲基二烯丙基氯化銨固色劑及其制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中引發(fā)劑為過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀中的任意一種或兩種以上以任意比混合的混合物。
【文檔編號】C08F230/08GK103709326SQ201310733427
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月27日
【發(fā)明者】鄭福爾, 劉劍鋒, 陳珍喜, 劉明華, 沈立新, 蘇千德 申請人:福建清源科技有限公司