本发明专利技术涉及一种纳米原位复合有机硅改性阳离子水性聚氨酯的制备方法及其产品。该制备方法包括以下步骤：准备原料：基本单体、改性单体和辅助剂；混合聚醚二醇脱水预处理；预聚；扩链；封端；季铵化；乳化制得纳米原位复合反应型有机硅改性阳离子水性聚氨酯。该方法易于实施和控制，用该方法制备的纳米原位复合反应型有机硅改性阳离子水性聚氨酯呈微乳液状态，乳液粒径小且均匀，分散良好，结合了有机硅、聚氨酯和无机纳米材料的优点，可用于改善各种染色纺织产品的色牢度以及各种针织纺织品的抗起毛起球性能，并赋予纺织品一定的耐沾污性能，且不损害纺织品的柔软手感，具有良好的应用性能和宽广的用途；安全环保，使用方便。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及活性染料、直接染料、还原染料和硫化染料染色的棉型纺织品和分散染料染色的合成纤维纺织品后固色工艺中使用的染色牢度提升剂，以及含羊毛、羊绒和合成纤维的针织纺织品功能整理中使用的抗起毛起球整理剂，具体涉及一种具有化学活性的纳米原位复合有机硅改性阳离子水性聚氨酯的制备方法。
技术介绍
目前，水性聚氨酯常被用于各种染色纺织产品的湿摩擦牢度改善和各种针织纺织产品的抗起毛起球整理工艺中。水性聚氨酯一般是通过将二异氰酸酯和聚醚二醇等原料通过本体或溶液聚合并进行自乳化的工艺方法制得的。上述原料包括基本单体、改性单体和辅助剂，其中基本单体包括聚醚二醇、聚烯烃二醇、二异氰酸酯、离子型扩链剂、非离子型扩链剂；改性单体包括烷氧基硅烷偶联剂、羟烃基聚硅氧烷、氨烃基聚硅氧烷；辅助剂包括基本单体催化剂、季铵化试剂、中和剂、有机溶剂、水等。目前水性聚氨酯的制备方法包括以下几种1、有机硅改性非离子聚氨酯的制备方法，它的原料包括基本单体、改性单体和辅助剂， 其中基本单体包括聚醚二醇、二异氰酸酯、非离子型扩链剂；改性单体为羟烃基聚硅氧烷；辅助剂包括基本单体催化剂和有机溶剂。如郭云飞、鲍利红、刘振东等人所著“有机硅改性聚氨酯的合成及其性能”(《纺织学报》2009年30卷第10期)公开的有机硅改性聚氨酯的制备方法，它的原料中基本单体为分子量为1000的聚丙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、非离子扩链剂1，4-丁二醇和三羟甲基丙烷；改性单体为分子量为2000的端羟基聚二甲基硅氧烷；辅助剂为有机溶剂丁酮、乙酸丁酯及催化剂二月桂酸二丁基锡。尽管非离子的有机硅改性聚氨酯具有良好的耐水性和配伍性，但由于其亲水性极差，不易分散、且不易乳化于水相中，造成使用不便或效果欠佳。另外，这种方法制备的有机硅改性聚氨酯缺乏化学活性、分子量较大，且采用较高密度的小分子交联，因此不适用于纺织印染产品的生产与加工。2、有机硅改性阴离子水性聚氨酯的制备方法，它的原料包括基本单体、改性单体和辅助剂，其中基本单体包括聚醚二醇、二异氰酸酯、离子型扩链剂；改性单体为氨烃基聚硅氧烷或烷氧基硅烷偶联剂；辅助剂包括中和剂、水等。如侯孟华、刘伟区和陈精华所著“有机硅改性水性聚氨酯乳液的研制”(《聚氨酯工业》2005年20卷第1期)公开的有机硅改性水性聚氨酯的制备方法，它的原料中基本单体为分子量为1000的聚氧化丙烯二醇、甲苯二异氰酸酯、阴离子扩链剂2，2-二羟甲基丙酸；改性单体为氨乙基氨丙基聚二甲基硅氧烷、α，ω-二氨丙基封端的聚二甲基硅氧烷、 Y-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种；辅助剂为中和剂三乙胺和去离子水。采用有机硅改性水性聚氨酯尽管可改善聚氨酯的力学性能和表面疏水性，可应用于改善染色纺织品的色牢度和针织纺织品的抗起毛起球性能，但是由于以2，2-二羟甲基丙酸为扩链剂，其强阴离子性使聚氨酯大分子不易在纤维表面发生定向吸附，致使用量通常较大，并明显导致纺织产品柔软特性的下降。另外，无活性的水性聚氨酯通常分子量较大，也不利于大分子向纤维微隙的扩散和吸附。3、反应型有机硅改性阳离子水性聚氨酯的制备方法，它的原料包括基本单体、改性单体和辅助剂，其中基本单体包括聚烯烃二醇、二异氰酸酯、离子型扩链剂、非离子扩链剂；改性单体为羟烃基聚硅氧烷、烷氧基硅烷偶联剂；辅助剂包括季铵化试剂、中和剂、有机溶剂、水等。如杨文堂、闫乔、唐丽等所著“阳离子水性聚氨酯FS20566M”(《聚氨酯工业》2009 年M卷第5期)公开的反应型有机硅改性阳离子水性聚氨酯的制备方法，它的原料中基本单体为聚丁二烯二醇、异氟尔酮二异氰酸酯、离子型扩链剂N-甲基二乙醇胺、非离子型扩链剂三羟甲基丙烷；改性单体为端羟烷基改性聚硅氧烷、氨丙基三甲氧基硅烷；辅助剂为季铵化试剂碘甲烷、中和剂醋酸、有机溶剂N-甲基吡咯烷酮、去离子水。该方法以完全不亲水的聚丁二烯二醇为聚氨酯软单体并采用非离子型的三官能小分子单体三羟甲基丙烷为扩链剂，导致产品不易乳化，乳液粒径较大、粒径分布较宽且稳定性不高；由于产品选用单体亲水性的限制，加之大分子具有较高密度的分子内交联，必然要求其具有强阳离子特性。以上两点使得该改性聚氨酯大分子不能以较大的数量向纤维扩散并吸附，而这一点对于染色织物色牢度的提升或是针织纺织品抗起毛起球性能的改善至关重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种纳米原位复合反应型有机硅改性阳离子水性聚氨酯的制备方法及其产品。该方法易于实施和控制，用该方法制备的纳米原位复合反应型有机硅改性阳离子水性聚氨酯呈微乳液状态，分散良好，结合了有机硅、聚氨酯和无机纳米材料的优点，可用于改善各种染色纺织产品的色牢度以及各种针织纺织品的抗起毛起球性能，并赋予纺织品一定的耐沾污性能，且不损害纺织品的柔软手感。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是纳米原位复合反应型有机硅改性阳离子水性聚氨酯的制备方法，其特征在于包括以下步骤(1)准备原料基本单体、改性单体和辅助剂；其中基本单体包括混合聚醚二醇、二异氰酸酯、离子型扩链剂、非离子型扩链剂；改性单体包括烷氧基硅烷偶联剂、羟烃基聚硅氧烷、氨烃基聚硅氧烷、无机纳米粉体；辅助剂包括基本单体催化剂、反应终止剂、季铵化试剂、中和剂、有机溶剂、水；混合聚醚二醇为分子量为1000 3000的聚乙二醇与分子量为1000 3000的聚丙二醇、分子量为1000 3000的端聚氧乙烯基聚丙二醇、分子量为1000 3000的氧化乙烯与氧化丙烯嵌段共聚二醇、分子量为1000 3000的聚四氢呋喃二醇、分子量为1000 3000 的四氢呋喃与氧化乙烯共聚二醇中的一种的组合；二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种；离子型扩链剂为三乙醇胺、N- 丁基二乙醇胺、N-苯基二乙醇胺中的一种； 非离子型扩链剂为1，4-丁二醇、丙二醇、1，6-己二醇、乙二胺中的一种； 烷氧基硅烷偶联剂为Y -氨丙基三乙氧基硅烷、N- ( β -氨乙基)-Y -氨丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷、Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种； 羟烃基聚硅氧烷为分子量为1000 3000的端羟烃基聚二甲基硅氧烷； 氨烃基聚硅氧烷为分子量为1000 3000的α，ω - 二氨丙基封端聚二甲基硅氧烷； 无机纳米粉体纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌中的一种； 基本单体催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡； 反应终止剂为甲醇或乙醇；季铵化试剂为氯化苄、碳酸二甲酯、硫酸二甲酯、溴丁烷、溴戊烷、溴己烷中的一种； 中和剂为甲酸或乙酸；有机溶剂为丙酮、甲乙酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种；各组分的摩尔份数为二异氰酸酯1、混合聚醚二醇0. 1 0. 3、离子型扩链剂0. 3 0. 5、非离子型扩链剂0. 1 0. 2、羟烃基聚硅氧烷0 0. 1、氨烃基聚硅氧烷0 0. 1、烷氧基硅烷偶联剂0. 2 0. 6、季铵化试剂0. 2 0. 5，其中混合聚醚二醇、离子型扩链剂、非离子型扩链剂、羟烃基聚硅氧烷、氨烃基聚硅氧烷的摩尔份数的加合不超过0. 9，烷氧基硅烷偶联剂的摩尔份数为〔1 一(混合聚醚二醇+离子型扩链剂+非离子型扩链剂+羟烃基聚硅氧烷+氨烃基聚硅氧烷)〕Χ2；无机纳米粉体为基本单体总重量的0. 5 3%、基本单体本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．纳米原位复合反应型有机硅改性阳离子水性聚氨酯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（１）准备原料：基本单体、改性单体和辅助剂；其中：基本单体包括混合聚醚二醇、二异氰酸酯、离子型扩链剂、非离子型扩链剂；改性单体包括烷氧基硅烷偶联剂、羟烃基聚硅氧烷、氨烃基聚硅氧烷、无机纳米粉体；辅助剂包括基本单体催化剂、反应终止剂、季铵化试剂、中和剂、有机溶剂、水；混合聚醚二醇为分子量为１０００～３０００的聚乙二醇与分子量为１０００～３０００的聚丙二醇、分子量为１０００～３０００的端聚氧乙烯基聚丙二醇、分子量为１０００～３０００的氧化乙烯与氧化丙烯嵌段共聚二醇、分子量为１０００～３０００的聚四氢呋喃二醇、分子量为１０００～３０００的四氢呋喃与氧化乙烯共聚二醇中的一种的组合；二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、１，６－己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种；离子型扩链剂为三乙醇胺、Ｎ－丁基二乙醇胺、Ｎ－苯基二乙醇胺中的一种；非离子型扩链剂为１，４－丁二醇、丙二醇、１，６－己二醇、乙二胺中的一种；烷氧基硅烷偶联剂为γ－氨丙基三乙氧基硅烷、Ｎ－（β－氨乙基）－γ－氨丙基三乙氧基硅烷、３－巯丙基三乙氧基硅烷、γ－氨丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种；羟烃基聚硅氧烷为分子量为１０００～３０００的端羟烃基聚二甲基硅氧烷；氨烃基聚硅氧烷为分子量为１０００～３０００的α，ω－二氨丙基封端聚二甲基硅氧烷；无机纳米粉体纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化锌中的一种；基本单体催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡；反应终止剂为甲醇或乙醇；季铵化试剂为氯化苄、碳酸二甲酯、硫酸二甲酯、溴丁烷、溴戊烷、溴己烷中的一种；中和剂为甲酸或乙酸；有机溶剂为丙酮、甲乙酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯中的一种；各组分的摩尔份数为：二异氰酸酯 １、混合聚醚二醇０．１～０．３、离子型扩链剂０．３～０．５、非离子型扩链剂０．１～０．２、羟烃基聚硅氧烷０～０．１、氨烃基聚硅氧烷０～０．１、烷氧基硅烷偶联剂０．２～０．６、季铵化试剂０．２～０．５，其中混合聚醚二醇、离子型扩链剂、非离子型扩链剂、羟烃基聚硅氧烷、氨烃基聚硅氧烷的摩尔份数的加合不超过０．９，烷氧基硅烷偶联剂的摩尔份数为〔１－（混合聚醚二醇＋离子型扩链剂＋非离子型扩链剂＋羟烃基聚硅氧烷＋氨烃基聚硅氧烷）〕×２；无机纳米粉体为基本单体总重量的０．５～３％、基本单体催化剂为基本单体总重量的０．０５～０．２％、反应终止剂为基本单体总重量的０．５～２％、中和剂为离子型扩链剂重量的６０～１００％；有机溶剂的用量为可使乳化正常进行即可；水的用量为可调节产品的固含量不低于２０％；（２）混合聚醚二醇脱水的步骤，该步骤将混合聚醚二醇在真空、加热条件下进行脱水预处理；（３）预聚的步骤，该步骤将脱水处理后的混合聚醚二醇、羟烃基聚硅氧烷、氨烃基聚硅氧烷、二异氰酸酯、基本单体催化剂、无机纳米粉体进行预聚反应，制得纳米原位复合有机硅改性聚氨酯预聚体；（４）扩链的步骤，该步骤将纳米原位复合有机硅改性聚氨酯预聚体、离子型扩链剂、非离子型扩链剂进行扩链反应，制得纳米原位复合有机硅改性聚氨酯中间体；（５）封端的步骤，该步骤将纳米原位复合有机硅改性聚氨酯中间体、烷氧基硅烷偶联剂进行封端反应，制得叔胺型纳米原位复合机硅改性聚氨酯；（６）季铵化的步骤，该步骤将叔胺型纳米原位复合机硅改性聚氨酯、季铵化试剂进行季铵化反应，制得季铵型纳米原位复合机硅改性聚氨酯；（７）乳化的步骤，该步骤将季铵型纳米原位复合机硅改性聚氨酯、反应终止剂、中和剂、有机溶剂、水混合并乳化，制得纳米原位复合反应型有机硅改性阳离子水性聚氨酯。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：权衡，孟啸，陈建平，李庆文，吴国华，田开武，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：83
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