异氰酸酯封端多端聚醚改性聚硅氧烷的制备及在真丝织物抗皱整理中的应用

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真丝织物因光泽柔和、手感柔滑等优异的特性而深受消费者喜爱,但是在服用过程中易产生折皱,影响其服用性能。现有的一些抗皱整理剂存在整理后的织物断裂强力保留率低,并泛黄严重等问题。而反应性有机硅抗皱整理剂兼具有机硅柔滑的特性及反应性基团的交联特性,可以在提升整理后织物抗皱性能的同时降低织物的强力损伤。为此,本文首先采用烯丙氧基聚氧乙烯醚和氢封端含氢聚硅氧烷为原料,合成了多端聚醚改性聚硅氧烷。在此基础上,引入具有光稳定性的4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)并用甲乙酮肟对异氰酸酯进行封端,合成具有热可解封HMDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷,并用于真丝织物的抗皱整理,改善真丝织物的抗皱性能,减少织物的强力损失,赋予织物一定抗紫外光致黄变性。考虑到该整理剂整理后织物的疏水性,本文在多端聚醚改性聚硅氧烷分子上引入异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI),并用甲乙酮肟对异氰酸酯进行封端,合成了亲水的热可解封IPDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷,并用于真丝织物的抗皱整理,提高了抗皱效果,并改善了整理织物的亲水性。具体内容和结果如下:第一部分:多端聚醚改性聚硅氧烷的合成以自制氢封端含氢聚硅氧烷和聚醚为原料,通过硅氢加成反应合成多端聚醚改性聚硅氧烷。研究了合成工艺条件对硅氢键转化率的影响,优化了合成工艺条件,并研究了该工艺的普适性。多端聚醚改性聚硅氧烷合成优化工艺条件为:n(Si-H):n(C=C)为1:1.2,催化剂用量为25 ppm,反应温度为90°C,反应时间为4 h,选用乙酸钠为硅氢加成副反应抑制剂,硅氢键的转化率可达93%。实验表明,该工艺对不同分子量的聚醚与聚硅氧烷的硅氢加成反应具有良好的普适性。第二部分:HMDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷的合成及性能研究以HMDI和多端聚醚改性聚硅氧烷为原料,通过酯化反应,将HMDI接枝到多端聚醚改性聚硅氧烷上,并以甲乙酮肟对异氰酸酯进行封端处理,合成了热可解封HMDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷,经乳化制备了抗皱整理剂乳液,并用于真丝织物抗皱整理。研究了改性聚硅氧烷分子中聚醚链分子量和聚硅氧烷链分子量对整理剂抗皱整理效果的影响,并优化了HMDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷合成工艺条件。结果表明,改性聚硅氧烷分子中聚醚链段分子量为400g/mol、聚硅氧烷链段的分子量为2150 g/mol,聚醚与HMDI的物质的量之比为1:1.2,酯化反应温度为60°C,酯化反应时间为1.5 h,封端反应温度为60°C,反应时间为45 min,所制备的HMDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷抗皱性能最佳。将其应用于真丝绸抗皱整理,最佳整理工艺条件为:整理剂用量为20 g/L,焙烘温度为140°C,焙烘时间为5 min,整理织物的折皱回复角为279°,抗皱性能良好,有一定的耐水洗性;整理织物的强力损伤小,白度基本保持,具有一定抗紫外黄变性能。相较于柠檬酸、乙二醛抗皱整理剂,HMDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷整理剂整理真丝织物抗皱效果佳,强力损伤小,但是亲水性略有不足。第三部分:IPDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷的合成及性能研究以IPDI和多端聚醚改性聚硅氧烷为原料,通过酯化反应,将IPDI接枝到多端聚醚改性聚硅氧烷上,并以甲乙酮肟对异氰酸酯进行封端处理,合成了可热解封IPDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷。研究了改性聚硅氧烷中聚醚和聚硅氧烷链段分子量以及异氰酸酯种类对异氰酸酯封端多端聚醚改性聚硅氧烷自乳化性能及乳液稳定性的影响,结果表明,当改性聚硅氧烷中聚醚的分子量为1000 g/mol,聚硅氧烷的分子量1262 g/mol,且以IPDI为功能改性剂时,所制备改性聚硅氧烷具有较高的表面活性,自乳化液的稳定性优异。研究了反应时间对酯化反应和封端反应中异氰酸酯基含量的影响,得出各阶段反应的工艺条件为:酯化反应中聚醚与IPDI的物质的量之比为1:1.2,酯化温度为55°C,酯化反应时间为80 min,封端反应温度55°C,反应时间为80 min。将所制备的IPDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷自乳化液用于真丝织物的抗皱整理,优化整理工艺条件,得出最佳整理工艺条件为:整理剂用量为15 g/L,焙烘温度为130°C,焙烘时间为3 min;整理织物的折皱回复角为286°,具有优良的抗皱性能和耐水洗性以及良好的亲水性,织物强力损伤小,白度基本保持。相较于HMDI型整理剂和市售的柠檬酸、乙二醛抗皱整理剂,IPDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷整理后的真丝织物抗皱效果好,强力损伤小,亲水性强。本文制备了两种异氰酸酯封端多端聚醚改性聚硅氧烷,各自具有各自的特点,HMDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷配置整理液时需要加入乳化剂,整理后织物抗皱性能优良,并具有一定抗光致黄变性,但是整理后的织物亲水不佳,而且耐水洗性相对差;IPDI封端多端聚醚改性聚硅氧烷可自乳化,所得乳液用于真丝织物的抗皱整理时,整理后织物的抗皱性能相较于前者有所提升,亲水性好而且具有良好的耐洗性。
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