N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂的制备及用途制造技术

本发明专利技术公开了一种N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂的制备及用途；该N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂结构式如式(Ⅰ)所示：以四甲基氢氧化铵为催化剂，上述N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂与八甲基环四硅烷本体聚合可得N-甲基哌嗪基聚硅氧烷，进一步经乳化剂乳化制得的N-甲基哌嗪基聚硅氧烷乳液可用于制备织物柔软整理剂。本发明专利技术提供了新型结构的硅烷偶联剂，以其为原料合成的N-甲基哌嗪基聚硅氧烷，处理的织物及制品与市场上普遍使用的氨乙基氨丙基聚硅氧烷相比具有不同的性能和手感风格，可满足市场高档化、多样化的需要，是纤维制品高附加值化、高功能化不可缺少的原料。

【技术实现步骤摘要】
N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂的制备及用途
本专利技术属于有机硅精细化学品领域，具体涉及一种N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂的制备及用途。
技术介绍
目前市场上的纺织柔软剂基本是两类，一类是氨乙基氨丙基聚硅氧烷，一类是氨基聚醚嵌段硅油，均用于纺织后整理，是棉、麻、丝绸、毛纺品等天然纤维及聚酯、尼龙、聚丙烯腈等合成纤维的最重要的柔软剂，起柔软、滑爽、蓬松等功效。其中，氨乙基氨丙基聚硅氧烷是目前消耗量最大的纺织助剂，被称为柔软剂之王。经其处理的织物柔软、滑爽、蓬松、抗皱等，它是由N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷偶联剂(即KBM-602)与八甲基环四硅烷(即D4)本体聚合形成，由于它的侧链上含有2个氨基，故而柔软，但也存在下列缺点：①在光、热的作用下，易泛黄；②天然纤维失去亲水性，影响服用效果；③回弹性、平滑性和耐洗性不能满足需要。目前市场上的氨基聚醚嵌段硅油可以避免上述氨乙基氨丙基聚硅氧烷的绝大部分缺陷和不足，但回弹性、耐洗性、蓬松感等无法满足特殊织物的多层次功能化的高要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂的制备及用途。本专利技术提供了一种新型结构的硅烷偶联剂，以其为原料合成的N-甲基哌嗪基聚硅氧烷，处理的织物及制品与市场上普遍使用的氨乙基氨丙基聚硅氧烷和氨基聚醚嵌段硅油相比具有不同的性能和手感风格，可满足市场高档化、多样化的需要，是纤维制品高附加值化、高功能化不可缺少的原料。此外本专利技术的N-甲基哌嗪丙基甲基二甲氧基硅烷偶联剂还可用于聚合物改性剂、脱模剂、涂料添加剂、光亮剂及化妆品添加剂等。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：第一方面，本专利技术涉及一种N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂，其结构式如式(Ⅰ)所示：第二方面，本专利技术涉及一种上述的N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂的制备方法，N-甲基哌嗪和氯丙基甲基二甲氧基硅烷反应，得N-甲基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷，即所述N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂。优选地，所述N-甲基哌嗪和氯丙基甲基二甲氧基硅烷的重量比为54～64∶36～46。优选地，所述反应温度为110～115℃，反应时间为200～240min，反应压力为常压。第三方面，本专利技术涉及一种前述的N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂的用途，所述N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂用于制备织物柔软整理剂、聚合物改性剂、脱模剂、涂料添加剂、光亮剂或化妆品添加剂。优选地，所述N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂与八甲基环四硅烷本体聚合反应生成N-甲基哌嗪基聚硅氧烷，所述N-甲基哌嗪基聚硅氧烷乳化制得的N-甲基哌嗪基聚硅氧烷乳液即织物柔软整理剂。优选地，所述N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂与八甲基环四硅烷的重量比为3.5～5∶95～96.5。优选地，所述本体聚合反应是以四甲基氢氧化铵为催化剂，反应温度为100～105℃，反应时间为8～9h，反应压力为常压。第四方面，本专利技术涉及一种N-甲基哌嗪基聚硅氧烷，其结构式如式(Ⅱ)所示：其中m＝60～1000，n＝2～20。优选地，所述N-甲基哌嗪基聚硅氧烷是以四甲基氢氧化铵为催化剂，由前述的N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂与八甲基环四硅烷本体聚合而得的。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、与氨乙基氨丙基聚硅氧烷相比，N-甲基哌嗪基聚硅氧烷具有下列优点：1)在保证柔软性的前提下，处理的织物白度、蓬松感和平滑性等性能居各类氨基改性聚硅氧烷之首；2)织物亲水性更好；3)织物的悬垂性、拉伸强度、抗折皱更好；4)织物抗静电、抗起球性能等方面更好。2、与氨基聚醚嵌段硅油相比，N-甲基哌嗪基聚硅氧烷具有更好的回弹性、耐洗性和蓬松感，能满足特殊织物的需求等优点。3、从N-甲基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷偶联剂到N-甲基哌嗪基聚硅氧烷及其硅乳的制备，生产工艺简单易于操作，生产全程无毒无三废产生，收率大于95％。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术专利的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为N-甲基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷的1HNMR谱图；图2为N-甲基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷的13CNMR谱图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例1、N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂的制备本实施例涉及的N-甲基哌嗪基聚硅氧烷的制备具体线路如下：(1)以N-甲基哌嗪和氯丙基甲基二甲氧基硅烷为主要原料制得N-甲基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷，即N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂；副产物为N-甲基哌嗪基盐酸盐，反应方程式如下：其中，N-甲基哌嗪与氯丙基甲基二甲氧基硅烷的用量如表1所示。本实施例制得的N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂用于制备织物柔软整理剂、聚合物改性剂、脱模剂、涂料添加剂、光亮剂或化妆品添加剂。实施例2～10、N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂的制备实施例2～10同实施例1，其中，N-甲基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷制备中，N-甲基哌嗪与氯丙基甲基二甲氧基硅烷的重量比分别如表1所示。制得的N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂用于制备织物柔软整理剂、聚合物改性剂、脱模剂、涂料添加剂、光亮剂或化妆品添加剂。表1结合温度、反应时间、反应压力测试出各实施例对应的反应收率如表1所示，可知，综合考虑收率及生产效率，本专利技术的N-甲基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷制备的最佳工艺选择为：N-甲基哌嗪与氯丙基甲基二甲氧基硅烷的重量比为61～62∶38～39。实施例11、N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂的应用以实施例8制得的N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂用于制备织物柔软整理剂为例，具体步骤为：A、以制得的N-甲基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷与八甲基环四硅烷(也可以是DMC，本实施例中选用八甲基环四硅烷)本体聚合反应制得N-甲基哌嗪基氨基聚硅氧烷，其方程式如下：由于N-甲基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷用于制备N-甲基哌嗪基聚硅氧烷，后者应用于纺织品后整理时，分子量小于5000，处理的织物柔软度不够，大于80000，乳化困难。所以N-甲基哌嗪基聚硅氧烷分子量的选择在5000～80000之间，故m限于60～1000之间；同时，制得的N-甲基哌嗪基聚硅氧烷应用于纺织品后整理时，要求氨值在0.15～0.5之间，故n限于2～20之间。而N-甲基哌嗪基氨基聚硅氧烷中m、n与反应原料的重量比密切相关，因此，本专利技术中N-甲基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷与八甲基环四硅烷的重量比可以是3.5～5∶95～96.5。为了研究N-甲基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷与八甲基环四硅烷在上述重量比范围内的最佳用量比，本实施例中N-甲基哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷与八甲基环四硅烷的用量分别设为表2的10种配比所示；B、N-甲基哌嗪基聚硅氧烷经乳化剂乳化制得N-甲基哌嗪基聚硅氧烷乳液，用于纺织品的后处理，具体为：应用于全棉、涤/棉、棉/再生纤维素纤维等织物的柔软整理。表2进一步选用以上各组合制得的N-甲基哌嗪基聚硅氧烷经乳化得到的N-甲基哌嗪基聚硅氧烷乳液对纯棉、涤棉、混纺针织物进行柔软剂性能的评定。评定实验中，柔软性、平滑性、蓬松感：未经整理的布样手感级别定为1级，把柔软性、平滑性、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种N?甲基哌嗪基硅烷偶联剂，其特征在于，其结构式如式(Ⅰ)所示：FDA00003881886900011.jpg

【技术特征摘要】
1.一种N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂的用途，其特征在于，所述N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂用于制备织物柔软整理剂；所述N-甲基哌嗪基硅烷偶联剂与八甲基环四硅烷本体聚合反应生成N-甲基哌嗪基聚硅氧烷，所述N-甲基哌嗪基聚硅氧烷乳化制得的N-甲基哌嗪基聚硅氧烷乳液即织...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈敬然，陈潇濛，王建伟，
申请(专利权)人：上海硅普化学品有限公司，
类型：发明
国别省市：