一种两性离子型有机硅季铵盐聚合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种两性离子型有机硅季铵盐聚合物及其制备方法和应用；该聚合物主要由丙烯酸酯类硅烷和氨基丙烯酸酯类单体或乙烯基吡啶类单体自由基共聚后，经丙烷磺内酯离子化制得，将其与聚对苯二甲酸乙二醇酯进行熔融共混纺丝后可形成多功能复合聚酯纤维；该聚合物兼具两性离子性、双亲性和良好的生物相容性，可有效提高复合纤维的易染性、吸湿排汗、防霉抗菌等功能，大分子有机硅结构的引入可避免该聚合物溶出，维持复合纤维长效综合性能，同时该聚合物与聚酯具有良好的相容性，且制备简单，在多功能复合纤维领域具有广泛应用前景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种两性离子型有机硅季铵盐聚合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种多功能性聚合物及其设计合成与应用，具体涉及一种两性离子型有机硅季铵盐聚合物及其制备方法，以及在聚酯纤维的共混改性中的应用。

技术介绍

[0002]聚酯纤维主要是指由聚对苯二甲酸乙二醇酯经纺丝后形成的合成纤维，俗称“涤纶”，具有弹性好、强度高、不易变形、化学性质稳定等优势，是一种性能优良、应用广泛的高分子化合物，作为民用纺织材料及工业用织物都有广泛用途。相比于天然纤维，聚酯纤维具有吸湿透气性差、不易染色、易沾污等缺点。
[0003]为了改善这些缺点，目前主要通过对聚酯纤维进行化学和物理改性。其中化学改性方法主要通过添加第三共聚单体，如亲水单体、抗静电单体、亲染料单体等，或者通过对聚酯纤维进行表面处理，如表面接枝改性、亲水改性、原位生成纳米功能材料、表面等离子处理等。相比于化学改性，物理方法较为简便和高效，如异形涤纶、复合涤纶、细旦涤纶等，其中与其他功能材料进行共混复合以赋予聚酯纤维功能性是制备功能化聚酯纤维常用的方法之一。然而，目前通过物理改性得到的功能纤维功能性相对单一，改性剂与聚酯纤维之间的相容性也是制约功能纤维发展的主要因素。
[0004]季铵盐类化合物是一种应用广泛的抗菌剂，抗菌原理主要是通过季铵阳离子吸附于带负电荷的细菌表面，通过改变其细胞壁的通透性使其内部物质溢出，起到杀菌作用。相比于天然抗菌剂和贵金属纳米粒子抗菌剂，季铵盐分子可设计性强，杀菌效果好。但是，普通季铵盐化合物应用时由于其表面活性剂性质，多以游离态存在，容易从材料内部溶出从而会在人体皮肤表面富集导致病变，因此具有毒性。作为季铵盐衍生物，将硅氧烷引入季铵盐结构中制得有机硅季铵盐是改善其使用安全性的有效方法之一。
[0005]有机硅结构是一种有机/无机杂化结构，具有耐高低温、化学性质稳定、无毒无味、渗透性好、高度的安全性以及生理惰性等独特性质，将其与季铵盐结合制备有机硅季铵盐可兼具二者性能，是一种新型的纺织品抗菌表面活性剂，主要用于织物后整理过程，赋予织物优良抗菌性能的同时可提高织物的吸湿排汗性、柔软性、平滑性、防静电性和抗污染性等。相比于传统季铵盐表面活性剂，有机硅类季铵盐经认证具有安全性和耐久性，对人体皮肤无刺激和致癌作用，且不会导致抗药性菌的出现和织物抗菌失效的问题，日益受到重视。
[0006]然而，有机硅季铵盐属于有机小分子，仍然存在与基体聚酯之间的相容性问题和使用过程中的溶出问题，而通过分子设计将有机硅季铵盐大分子化，使其长链结构中同时分布有机硅结构和季铵盐结构可进一步改善上述问题。目前制备大分子有机硅季铵盐作为聚酯纤维改性剂尚未见报道。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种两性离子型有机硅季铵盐聚合物及其制备方法与应用。本专利技术通过聚合物结构设计制备一类与聚酯相容性好、集成功能性强的大分子改性剂，与聚酯进
行熔融共混纺丝后得到具有多重功能的新型复合聚酯纤维。
[0008]本专利技术聚合物功能改性剂兼具两性离子性、双亲性和良好的生物相容性，可有效改善聚酯纤维表面亲水性，同时通过两性离子特性赋予复合纤维长效抗菌性、抗静电性、抗污性和吸湿排汗功能，且原料易得，合成简单，安全无毒。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种两性离子型有机硅季铵盐聚合物，按如下方法制备得到：
[0011](1)将单体A、单体B溶于反应溶剂，然后加入催化剂、引发剂，在50～60℃下反应12～24h，得到聚合物溶液；
[0012]所述单体A、单体B、催化剂、引发剂的质量比为1：0.42～0.86：0.005～0.007：0.004～0.006；
[0013]所述反应溶剂的体积用量以单体A的质量计为2～6mL/g；
[0014]所述单体A、单体B没有特殊的含义，标记为“A”、“B”只是用于区分不同类型的单体；
[0015]所述单体A为丙烯酸酯类硅烷，例如：3
‑
(三甲氧基甲硅基)甲基丙烯酸丙酯或其衍生物；
[0016]所述单体B为氨基丙烯酸酯类单体或乙烯基吡啶类单体；所述氨基丙烯酸酯类单体例如：2
‑
(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯、2
‑
(二甲氨基)丙烯酸乙酯、2
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(二乙氨基)甲基丙烯酸乙酯、2
‑
(二乙氨基)丙烯酸乙酯、2
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(二异丙基氨基)甲基丙烯酸乙酯或2
‑
(二异丙基氨基)丙烯酸乙酯；所述乙烯基吡啶类单体例如：4
‑
乙烯基吡啶、2
‑
乙烯基吡啶、1,2
‑
双(2
‑
吡啶基)乙烯、1,2
‑
双(4
‑
吡啶基)乙烯或2
‑
(二甲基乙烯基硅)吡啶；
[0017]所述反应溶剂为二氧六环、三氯甲烷、四氢呋喃、乙醚、丙酮中的一种或几种；
[0018]所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；
[0019]所述引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰；
[0020](2)向步骤(1)所得聚合物溶液中加入丙烷磺内酯，在30～40℃下反应10～20h，得到两性离子型有机硅季铵盐聚合物溶液；
[0021]所述丙烷磺内酯与单体A的质量比为0.49～1：1；
[0022](3)步骤(2)所得两性离子型有机硅季铵盐聚合物溶液经旋蒸，沉淀提纯，真空干燥(30～40℃)，得到所述两性离子型有机硅季铵盐聚合物；
[0023]所述旋蒸的温度为40～60℃，旋蒸至原溶液体积的20～30％结束；
[0024]所述沉淀提纯的方法为：将旋蒸后剩余的聚合物溶液滴加至沉淀剂石油醚和反应溶剂体积比20：1的混合液中，收集生成的沉淀，用四氢呋喃溶解，继续滴加到沉淀剂石油醚中，进行沉淀提纯2～3次；其中，沉淀剂用量为沉淀前溶液体积的7倍。
[0025]本专利技术制备的两性离子型有机硅季铵盐聚合物是一种丙烯酸酯类大分子，具有良好的物理化学稳定性。其结构采用丙烯酸酯类硅烷作为疏水单体，通过疏水作用增强与基体聚酯的相容性，有机硅结构可增加生物相容性，降低毒性；氨基丙烯酸酯类单体或乙烯基吡啶类单体作为亲水单体和离子化单体，经过丙烷磺内酯季铵化之后所形成的侧链季铵盐阳离子部分作为抗菌单元，磺酸阴离子部分作为阳离子可染功能单元。因此所述聚合物具有双亲性和两性离子性，有机硅结构、季铵盐阳离子和磺酸阴离子无规分布于大分子链上。
[0026]本专利技术所述两性离子型有机硅季铵盐聚合物可作为大分子功能改性剂应用于复
合纤维的制备。具体应用的方法为：
[0027]将两性离子型有机硅季铵盐聚合物加入聚对苯二甲酸乙二醇酯熔体，经熔体直纺、牵伸冷却后得到所述复合纤维；
[0028]复合纤维的纺丝工艺为：采用气相热媒加热，喷丝孔板数36，纺丝温度270～300℃，环吹风风速0.3～0.7m/s，牵伸过程第一热辊温度70～90℃，第二热辊温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两性离子型有机硅季铵盐聚合物，其特征在于，所述两性离子型有机硅季铵盐聚合物按如下方法制备得到：(1)将单体A、单体B溶于反应溶剂，然后加入催化剂、引发剂，在50～60℃下反应12～24h，得到聚合物溶液；所述单体A为丙烯酸酯类硅烷；所述单体B为氨基丙烯酸酯类单体或乙烯基吡啶类单体；所述反应溶剂为二氧六环、三氯甲烷、四氢呋喃、乙醚、丙酮中的一种或几种；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡；所述引发剂为偶氮二异丁腈或过氧化苯甲酰；(2)向步骤(1)所得聚合物溶液中加入丙烷磺内酯，在30～40℃下反应10～20h，得到两性离子型有机硅季铵盐聚合物溶液；(3)步骤(2)所得两性离子型有机硅季铵盐聚合物溶液经旋蒸，沉淀提纯，真空干燥，得到所述两性离子型有机硅季铵盐聚合物。2.如权利要求1所述两性离子型有机硅季铵盐聚合物，其特征在于，步骤(1)中，所述单体A、单体B、催化剂、引发剂的质量比为1：0.42～0.86：0.005～0.007：0.004～0.006。3.如权利要求1所述两性离子型有机硅季铵盐聚合物，其特征在于，步骤(1)中，所述反应溶剂的体积用量以单体A的质量计为2～6mL/g。4.如权利要求1所述两性离子型有机硅季铵盐聚合物，其特征在于，步骤(1)中，所述丙烯酸酯类硅烷为：3
‑
(三甲氧基甲硅基)甲基丙烯酸丙酯或其衍生物；所述氨基丙烯酸酯类单体为：2
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(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯、2
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(二甲氨基)丙烯酸乙酯、2
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(二乙氨基)甲基丙烯酸乙酯、2
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(二乙氨基)丙烯酸乙酯、2
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(二异丙基氨基)甲基丙烯酸乙酯或...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄耀中，许纪忠，赵伟，王朝生，崔利，赵春财，屠晓强，沈超越，倪冬冬，
申请(专利权)人：浙江瑞盛科新材料研究院有限公司桐乡市中益化纤有限公司桐乡市中辰化纤有限公司桐乡市中维化纤有限公司浙江恒创先进功能纤维创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：