一种含叔胺高分子刷接枝纳米二氧化硅的复配型拒水剂制造技术

本发明专利技术公开了一种含叔胺高分子刷接枝纳米二氧化硅的复配型拒水剂，属于环保型纺织领域。本发明专利技术利于特定叔胺高分子刷接枝改性纳米二氧化硅，该高分子刷接枝纳米二氧化硅具有良好的水分散性，可与阳离子拒水剂掺杂混合复配得到拒水剂，且不影响乳液的稳定性。所得复配型拒水剂对织物处理后，因静电作用吸附于棉纤维表面，被拒水剂薄膜覆盖，具有优秀的提高纤维表面粗糙度的能力，可以有效提高拒水剂的疏水性能，并在一定程度上降低拒水剂的使用量，改善拒水剂使用过程中环境污染的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种含叔胺高分子刷接枝纳米二氧化硅的复配型拒水剂
本专利技术涉及一种含叔胺高分子刷接枝纳米二氧化硅的复配型拒水剂，属于环保型纺织领域。
技术介绍
随着保护环境意识的兴起和环保政策的完善，一直以来在拒水领域发挥着重要作用的有机氟物质的负面作用逐渐被发现。有机氟物质难以降解，具有高生物累积性和多毒性，对生态环境存在严重的威胁。因此寻求氟碳拒水剂替代物成为近年来的研究热点。长碳链脂肪烃、有机硅等物质是氟的良好取代物，但其表面能相对于氟稍高，并不能达到氟所表现出的效果。根据Wenzel’s模型、Cassie’s模型可知，在织物表面构筑微纳米粗糙结构是提高拒水剂的拒水效果的另一有效途径。但市面上所售的普通无氟拒水剂不含有构筑粗糙表面的颗粒，处理后织物拒水能力不强。市售拒水剂多为阳离子型，普通纳米二氧化硅直接加入阳离子拒水剂中混合，会影响乳液体系稳定性，造成乳液破乳等现象。故常规利用纳米颗粒提高拒水剂拒水效果的整理方式是先将纳米二氧化硅分散在乙醇溶液中，浸轧织物，烘干，随后浸轧拒水剂，将粗糙结构构筑在织物表面，但这种方法需要分两步进行，耗工耗时，增加了成本。且纳米二氧化硅表面富含羟基，羟基上孤立的氢原子正电性强，易吸附阴离子呈现负电，与带负电的棉纤维间存在强大的静电斥力，使得二氧化硅在织物表面的牢度较低，持久性差。故需对纳米二氧化硅表面进行阳离子改性，使其表面带上正电，提高其与阳离子拒水剂乳液以及织物的相容性和亲和力，抑制乳液破乳等现象，改善加工性能，增强织物疏水性能，同时可以不改变原有整理流程，实现织物的拒水整理，方便快捷。目前，常用的阳离子改性方法有，阳离子表面活性剂、聚合物物理吸附或偶联剂改性法。阳离子表面活性剂乳化包裹纳米二氧化硅法存在所采用表面活性剂与阳离子拒水剂的表面活性剂兼容性问题，同时二者的表面活性剂易发生彼此二次吸附及解吸附，影响乳液稳定性。聚合物物理吸附法包裹纳米二氧化硅与阳离子拒水剂复配后，由于聚合物本身的化学结构的影响，拒水剂的阳离子表面活性剂存在再分配的问题，即部分转移至包裹二氧化硅的聚合物上，从而影响拒水剂的稳定性。偶联剂改性法如将含氯硅烷用长碳链叔胺进行季铵化，在硅球表面水解缩合制得表面阳离子化的纳米二氧化硅，但这种形式的二氧化硅，表面疏水性碳链过长，亲油性较强，加入拒水乳液中，长碳链会深入乳胶粒内，在乳胶粒之间形成交联，影响原体系中乳胶粒的分散性。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种阳离子拒水剂复配用高分子刷接枝纳米二氧化硅的制备及应用方法。通过硅烷偶联剂修饰，并进一步接枝聚合，将亲水性的叔胺阳离子单体接枝在二氧化硅表面，制备出高分子刷接枝二氧化硅颗粒，该颗粒由于表面接枝高分子刷，阳离子基团密度大，增大表面电位，提高了其在水中的分散性，不影响原有阳离子拒水剂乳液中的乳胶粒子，复配后体系稳定，整理织物后和显著提高织物拒水效果。本专利技术的制备方法包括以下步骤：(1)利用硅源进行水解缩聚，制备纳米二氧化硅；(2)利用含碳碳双键的硅烷偶联剂改性步骤(1)所得的纳米二氧化硅，制得表面含双键的纳米二氧化硅；(3)利用含双键的叔胺单体与步骤(2)所得的表面含双键的纳米二氧化硅进行聚合，在含双键的二氧化硅的表面接枝叔胺高分子刷，形成叔胺高分子刷接枝纳米二氧化硅；(4)将叔胺高分子刷接枝纳米二氧化硅与阳离子拒水剂混合复配，得到复配型拒水剂。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中的硅源为正硅酸四乙酯，本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中水解缩聚是在乙醇/氨水体系中进行的。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中硅源与乙醇的体积比为1:(20～40)，硅源与氨水的体积比为1:(2～4)。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中水解缩聚的反应温度为20℃～60℃。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(1)中制备的纳米二氧化硅粒径在80～600nm。优选100-400nm，对应硅源与乙醇的体积比为1:(30～40)，硅源与氨水的体积比为1:(2～3.5)。产物离心烘干得纳米二氧化硅。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中改性时反应温度为20℃～80℃。反应体系为氨水和乙醇的混合溶液，氨水和乙醇体积比为(0.05～0.1):1，硅烷偶联剂浓度为2～20g/L，二氧化硅用量为5～20g/L。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中含碳碳双键的硅烷偶联剂的结构式如下所示：式中，R1、R2、R3为C1-C2的烷基，可相同也可不同；Y为C2-C9的烷基；R4为H或CH3。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(2)中硅烷偶联剂可以为相应结构式试剂的一种或多种的混合。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(3)是将双键改性纳米二氧化硅分散在溶剂中，配置成浓度为5g/L～30g/L的分散液，然后加入含双键的叔胺单体进行聚合。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(3)中的聚合反应是在如下溶剂环境下进行的：水、乙醇任意一种或两种混合。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(3)中的聚合的反应时间为4-8h。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(3)中含双键的叔胺单体与表面含双键的纳米二氧化硅的质量比为(0.5～1):1。优选(0.5-0.8):1。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(3)中含双键的叔胺单体的结构式如下：式中，R5、R6为C1-C2的烷基；R7为H或CH3；n为2-6。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(3)中叔胺单体可以为相应结构式试剂的一种或多种的混合。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(3)中聚合还包括加入引发剂，所述引发剂包括偶氮二异丁脒盐酸盐、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(3)：聚合后得到叔胺聚合物高分子刷接枝纳米二氧化硅，然后经过离心、清洗，重复3～5次，40～80℃真空干燥12～24h，得到粉末状固体。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(3)制备得到的叔胺高分子刷接枝纳米二氧化硅的粒径大小、表面叔胺含量、Zeta电位大小可以通过改性剂用量、浓度、聚合时间等合成条件进行控制。本专利技术的一种实施方式中，所述步骤(4)中叔胺高分子刷接枝纳米二氧化硅与阳离子拒水剂有效成分(固含量)的质量比为(0.05～0.5)：1。本专利技术的第二个目的是将上述复配型拒水剂应用于织物疏水处理中。本专利技术的第三个目的是提供一种织物拒水整理方法，所述方法是利用上述的复配型拒水剂整理织物。本专利技术的一种实施方式中，所述织物拒水整理方法包括：复配型拒水剂分散在水中配制成处理液，采用二浸二轧，轧余率80～150％，100～110℃预烘2-5min，140～160℃焙烘1-5min。本专利技术的一种实施方式中，所述处理液中复合拒水剂的质量浓度为20-40g/L。本专利技术的一种实施方式中，所述织物处理时的浴比1:10-30；优选1:20。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术方法采用硅源制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备复配型拒水剂的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n(1)利用硅源进行水解缩聚，制备纳米二氧化硅；/n(2)利用含碳碳双键的硅烷偶联剂改性步骤(1)所得的纳米二氧化硅，制得表面含双键的纳米二氧化硅；/n(3)利用含双键的叔胺单体与步骤(2)所得的表面含双键的纳米二氧化硅进行聚合，在含双键的二氧化硅的表面接枝叔胺高分子刷，形成叔胺高分子刷接枝纳米二氧化硅；/n(4)将叔胺高分子刷接枝纳米二氧化硅与阳离子拒水剂混合复配，得到复配型拒水剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备复配型拒水剂的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)利用硅源进行水解缩聚，制备纳米二氧化硅；
(2)利用含碳碳双键的硅烷偶联剂改性步骤(1)所得的纳米二氧化硅，制得表面含双键的纳米二氧化硅；
(3)利用含双键的叔胺单体与步骤(2)所得的表面含双键的纳米二氧化硅进行聚合，在含双键的二氧化硅的表面接枝叔胺高分子刷，形成叔胺高分子刷接枝纳米二氧化硅；
(4)将叔胺高分子刷接枝纳米二氧化硅与阳离子拒水剂混合复配，得到复配型拒水剂。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中含碳碳双键的硅烷偶联剂的如下所示结构式中的任意一种或多种混合：



其中，R1、R2、R3分别独立的选自C1-C2的烷基；Y为C2-C9的烷基；R4为H或CH3。


3.根据权利要求1中所述方法，其特征在于，所述步骤(3)所述含双键的叔胺单体的结构式如下所示：



式中，R5、R6为C1-C2的烷基；R7为H或CH3；n为2～6。


4.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜金梅，周攀飞，姚安康，许长海，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：山东;37