一种季铵化聚醚溶液及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于对纤维素纤维纺织品染色用的水溶性阴离子染料进行非离子化或弱阳离子化改性的季铵化聚醚溶液及其制备方法。其中制备方法包括以下步骤：聚醚二醇脱水处理；将脱水处理后的聚醚二醇与二异氰酸酯在催化剂的催化作用下进行反应，制得二异氰酸酯与聚醚二醇的初聚体；将二异氰酸酯与聚醚二醇的初聚体和叔胺反应，制得胺化聚醚；将胺化聚醚与季铵化试剂反应，制得季铵化聚醚；将季铵化聚醚与稀释剂、中和剂、水混合并分散，制得季铵化聚醚溶液。本发明专利技术制得的季铵化聚醚溶液对水溶性阴离子染料改性后，可使得水溶性阴离子染料对纤维素纤维染色的用盐量减少30％以上，且染色织物的得色深度不降低。

【技术实现步骤摘要】
一种季铵化聚醚溶液及其制备方法
本专利技术属于纺织品染色用品领域，涉及一种季铵化聚醚溶液，具体涉及一种季铵化聚醚溶液及其制备方法，其用于对纤维素纤维纺织品染色用的水溶性阴离子染料进行非离子化或弱阳离子化改性。
技术介绍
目前，各种水溶性阴离子染料被广泛地用于纤维素纤维纺织品的染色。为克服阴离子染料分子与负电性的纤维素纤维之间的斥力，促使染料快速、大量地向纤维吸附，需使用高浓度的中性电解质于染浴当中。为解决或减少中性电解质带来的环境污染问题，常用多胺类化学品对纤维素纤维或对阴离子染料进行阳离子化改性。其中，含胺聚醚是非常重要的一种纤维素纤维或阴离子染料的阳离子化改性剂。目前含氨基聚醚的制备方法包括以下几种：1、端双氨基聚醚的制备方法，它的原料包括聚醚二醇、液氨、催化剂、氢气。如张金龙所著“端氨基聚醚的合成”(《聚氨酯工业》2011年26卷第5期)公开的端氨基聚醚的制备方法，它的原料中：聚醚二醇为聚氧化丙烯二醇、液氨纯度为99.8％、催化剂为自制的改性雷尼镍催化剂、氢气纯度为99.9％。该制备方法采用临氢高压催化氨化法合成端氨基聚醚，尽管反应转化率较高，但反应须要苛刻的高温、高压条件和高压设备；同时，反应时间长、工序复杂(需减压蒸馏除杂)。此外，文献中的产物为端伯胺聚醚结构，阳离子性极弱。加之，文献选用的聚氧化丙烯二醇不但亲水性弱，其相对分子量也高达2000左右，因此并不适合用于对水溶性阴离子染料进行阳离子化改性。2、端双氨基聚醚的制备方法，它的原料包括聚醚二醇、双乙烯酮、双胺化合物、催化剂。如刘立峰、姜志国、周享近、赵春玉所著“新型端氨基聚醚的合成”(《北京化工大学学报》2005年32卷第1期)公开的端氨基聚醚的制备方法，它的原料中：聚醚二醇为相对分子质量为400或600的聚乙二醇、双乙烯酮纯度为98％、双胺化合物为乙二胺或1-丁二胺或戊二胺、催化剂为98％的浓硫酸。该制备方法采用氨基丁烯酸酯法合成端氨基聚醚，与高压还原胺化技术相比，生产设备简单、生产成本较低。然而，该制备方法所涉及的化学反应对反应条件和控制水平要求较高，涉及的副反应较多、反应周期长、产率较低。此外，文献中的产物为端伯胺聚醚，阳离子性弱且亲水性不高，因此并不适合用于对水溶性阴离子染料进行阳离子化改性。3、多氨基聚醚的制备方法，它的原料包括聚醚多元醇、环氧氯丙烷、氨水、催化剂。如宋晓妮、汪猛、袁忠顺、顾尧所著“新型多氨基聚醚的合成研究”(《聚氨酯工业》2011年26卷第4期)公开的多氨基聚醚的制备方法，它的原料中：聚醚多元醇为相对分子质量为2000左右的聚醚二醇或相对分子质量为3000左右的聚醚三醇、环氧氯丙烷为分析纯试剂、氨水为分析纯试剂、催化剂为自制金属氰化物。该制备方法采用活性聚醚封端法合成多氨基聚醚，与传统端氨基聚醚合成方法相比，该方法可根据需要接枝的氨基数进行投料，可调节氨基官能度并可得到高官能度产品。然而，该制备方法步骤多、副反应多、操作繁杂且具有一定的风险、反应周期长。此外，文献中的产物为伯胺基聚醚且多数氨基位于产物分子侧链，不但分子量很大，其阳离子性也很弱、亲水性不高，因此并不适合用于对水溶性阴离子染料进行阳离子化改性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种季铵化聚醚溶液及其制备方法，其中制备方法利用二异氰酸酯对羟基、氨基明确的反应指向性，将氨基通过二异氰酸酯与聚醚相连接，使得整个反应周期缩短，且无须高温、高压条件，易于实施和控制；通过该制备方法制得的季铵化聚醚溶液为多元嵌段结构，具有分子结构小、亲水性强、阳离子性强的优点，可方便地用于水溶性阴离子染料的非离子化或弱阳离子化改性。本专利技术提供一种季铵化聚醚溶液的制备方法，所述季铵化聚醚溶液由以下组分制作而成，包括：聚醚二醇、二异氰酸酯、催化剂、叔胺、季铵化试剂、稀释剂、中和剂、水；所述制备方法包括以下步骤：S1脱水处理：聚醚二醇的脱水处理；S2预聚反应：将上述脱水处理后的聚醚二醇与二异氰酸酯在催化剂的作用下进行预聚反应，制得二异氰酸酯与聚醚二醇的初聚体；S3胺化反应：将叔胺加入上述初聚体中，使其进行胺化反应，制得胺化聚醚；S4季铵化反应：将季铵化季铵化试剂加入胺化聚醚中，使其季铵化反应，制得季铵化聚醚；S5制备铵化聚醚溶液：将稀释剂、中和剂、水依次加入上述季铵化聚醚中，制得季铵化聚醚溶液。特别的，所述聚醚二醇、二异氰酸酯、叔胺、季铵化试剂的摩尔份数为：聚醚二醇1份、二异氰酸酯1份或1.5～2份、叔胺1～2份、季铵化试剂的摩尔份数为叔胺摩尔份数的50～100％，其中二异氰酸酯的摩尔份数为1时，叔胺的摩尔份数为1，二异氰酸酯的摩尔份数不为1时，叔胺的摩尔份数为2×(二异氰酸酯的摩尔份数-1)；其中季铵化试剂的摩尔份数影响目标产物——季铵化聚醚溶液的合成，当其摩尔份数超过叔胺摩尔份数的100％时，会造成反应不完全；当摩尔份数低于叔胺摩尔份数的50％时，会使季铵化聚醚溶液阳离子强度减弱，因此季铵化试剂的摩尔份数为叔胺摩尔份数的50～100％。特别的，聚醚二醇的分子量会影响产物——季铵化聚醚溶液的性能，当其分子量小于200时，季铵化聚醚溶液的亲水性较差，当其分子量大于600时，季铵化聚醚溶液的分子量过大，达不到应用性能要求；因此所述聚醚二醇为分子量为200～600的聚乙二醇；所述二异氰酸酯为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、甲苯二异氰酸酯中的一种；所述叔胺为N-苯基二乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的一种；所述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；所述催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡，催化剂的用量决定了反应的速度及反应的可控性，当催化剂用量过少时，使反应变慢，反应时间较长；当催化剂用量过多时，反应速度太快，造成反应体系粘度大，从而使反应不易控制而导致合成失败，因此所述催化剂的用量为聚醚二醇与二异氰酸酯总重量的0.02～0.05％；所述稀释剂为丙酮、甲乙酮、异丙醇中的一种，稀释剂不参与反应，其是为了控制反应体系的粘度维持在一个较低的范围，以保证反应的可控性，使反应得以顺利进行下去，所述稀释剂的用量为二异氰酸酯和聚醚二醇重量之和的40～50％；所述中和剂为甲酸或乙酸，中和剂的用量会影响产物——季铵化聚醚溶液的性能，当其用量低于叔胺重量的70％时，季铵化聚醚溶液不易乳化，当其用量高于叔胺重量的100％，季铵化聚醚溶液pH过低，产物溶液体系不稳定；因此所述中和剂用量为叔胺重量的70～100％；所述水的硬度＜100ppmCaO，于本专利技术中，水的硬度越小越好，当其硬度为0ppmCaO时最优，同时，水的含量将影响目标产物——季铵化聚醚溶液的固含量，当季铵化聚醚溶液的固含量较高时，有利于季铵化聚醚溶液的储运，固含量较低时，季铵化聚醚溶液使用方便，从而提高其使用性能，因此所述水的用量为使铵化聚醚溶液的固含量为48～52％。特别的，所述S1脱水处理具体按照以下步骤实施：S11将聚醚二醇放入反应装置；S12将其加热至80～100℃，在-0.100～-0.097MPa的真空度下处理60～90min。特别的，所述S2预聚反应具体按照以下步骤实施：S21将步骤S1的反应体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种季铵化聚醚溶液的制备方法，其特征在于，所述季铵化聚醚溶液由以下组分制作而成，包括：聚醚二醇、二异氰酸酯、催化剂、叔胺、季铵化试剂、稀释剂、中和剂、水；所述制备方法包括以下步骤：S1脱水处理：聚醚二醇的脱水处理；S2预聚反应：将上述脱水处理后的聚醚二醇与二异氰酸酯在催化剂的作用下进行预聚反应，制得二异氰酸酯与聚醚二醇的初聚体；S3胺化反应：将叔胺加入上述初聚体中，使其进行胺化反应，制得胺化聚醚；S4季铵化反应：将季铵化季铵化试剂加入胺化聚醚中，使其季铵化反应，制得季铵化聚醚；S5制备铵化聚醚溶液：将稀释剂、中和剂、水依次加入上述季铵化聚醚中，制得季铵化聚醚溶液。

【技术特征摘要】
1.一种季铵化聚醚溶液的制备方法，其特征在于，所述季铵化聚醚溶液由以下组分制作而成，包括：聚醚二醇、二异氰酸酯、催化剂、叔胺、季铵化试剂、稀释剂、中和剂、水；所述制备方法包括以下步骤：S1脱水处理：聚醚二醇的脱水处理；S2预聚反应：将上述脱水处理后的聚醚二醇与二异氰酸酯在催化剂的作用下进行预聚反应，制得二异氰酸酯与聚醚二醇的初聚体；S3胺化反应：将叔胺加入上述初聚体中，使其进行胺化反应，制得胺化聚醚；S4季铵化反应：将季铵化季铵化试剂加入胺化聚醚中，使其季铵化反应，制得季铵化聚醚；S5制备铵化聚醚溶液：将稀释剂、中和剂、水依次加入上述季铵化聚醚中，制得季铵化聚醚溶液；所述聚醚二醇、二异氰酸酯、叔胺、季铵化试剂的摩尔份数为：聚醚二醇1份、二异氰酸酯1.5或2份、叔胺1～2份、季铵化试剂的摩尔份数为叔胺摩尔份数的50～100％，叔胺的摩尔份数为2×(二异氰酸酯的摩尔份数-1)；所述聚醚二醇为分子量为200～600的聚乙二醇。2.根据权利要求1所述的一种季铵化聚醚溶液的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯为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、甲苯二异氰酸酯中的一种；所述叔胺为N-苯基二乙醇胺、N-丁基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的一种；所述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；所述催化剂为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡，所述催化剂的用量为聚醚二醇与二异氰酸酯总重量的0.02～0.05％；所述稀释剂为丙酮、甲乙酮、异丙醇中的一种，所述稀释剂的用量为二异氰酸酯和聚醚二醇重量之和的40～50％；所述中和剂为甲酸或乙酸，所述中和剂用量为叔胺重量的70～100％；所述水的硬度...

【专利技术属性】
技术研发人员：权衡，万龙，万光凤，刘俊琦，
申请(专利权)人：东莞宝丽美化工有限公司，陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：广东;44