有机纤维结构物的改良、架桥用药剂及其制备和应用.pdf

一种有机纤维结构物的改良、架桥用药剂，其特征在于化学结构式为右式药剂的制作方法，其特征在于包括下列步骤：在去离子水中逐步加入碱性剂，控制溶液pH值为7.5～11，直至碱性剂全部溶解为止，搅拌并逐步加入2，4-二氨基苯磺酸钠，直到全部溶解后过滤去杂质，得滤液；再在pH值7.5～11，逐步加入2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪化合物，即得药剂。本发明具有以下优点：生产工艺简单：所需原料的种类少，降低了劳动强度和缩短了生产时间，药剂稳定效果好：降低生产成本：生产时间短，正常情况下反应时间只需60～70分钟，与其它制作方法中数小时的生产时间相比，降低了劳动成本以及能源费，提高了生产效率。安全环保：不使用有害于健康和环境的有机溶剂，属环保型加工方法。

1.  一种有机纤维结构物的改良、架桥用药剂，其特征在于化学结构式为：


2.  权利要求1所述一种有机纤维结构物的改良、架桥用药剂的制备方法，其特征在于包括下列步骤：
1)常温搅拌条件下在900ml去离子水中逐步加入碱性剂30g，控制溶液pH值为7.5～11，直至碱性剂全部溶解为止；
2)搅拌并逐步加入2，4-二氨基苯磺酸钠，直到全部溶解后过滤去杂质，得滤液；
3)控制所述滤液pH值7.5～11，搅拌并逐步加入2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪化合物，即得药剂。

3.  根据权利要求2所述一种有机纤维结构物的改良、架桥用药剂的制作方法，其特征在于：所述步骤1)之后搅拌条件下先逐步加入2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪化合物，再逐步加入2，4-二氨基苯磺酸钠。

4.  根据权利要求2或3所述一种有机纤维结构物的改良、架桥用药剂的制作方法，其特征在于：所述步骤1)碱性浴中为碱性剂为硅酸钠、硅酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等碱性化合物的一种或一种以上。

5.  权利要求1所述一种有机纤维结构物的改良、架桥用药剂，其特征在于用于动、植物纤维、再生纤维和合成纤维面料的形态安定、疏水性、以及耐磨性加工。

有机纤维结构物的改良、架桥用药剂及其制备和应用
技术领域
本发明属印染后整理技术领域，涉及对有机纤维结构物进行形态安定以及疏水性等功能性加工，尤其涉及一种有机纤维结构物的改良、架桥用药剂(以下简称本发明药剂)、及其制备和应用。
背景技术
以往在有机纤维结构物的形态安定以及疏水性等功能性加工领域所常用的具有亲水性取代基团的2，4-二卤代-6-Y-1，3，5-三嗪类化合物，可列举以下化合物的单体或者是混合物。
2，4-二卤代-6-(3-磺基苯胺基)-S-三嗪
2，4-二卤代-6-(4-磺基苯胺基)-S-三嗪
2，4-二卤代-6-(2-磺基苯胺基)-S-三嗪
2，4-二卤代-6-(2，5-二磺基苯胺基)-S-三嗪
2，4-二卤代-6-(3-5-二磺基苯胺基)-S-三嗪
2，4-二卤代-6-(3-羧基苯胺基)-S-三嗪
2，4-二卤代-6-(4-羧基苯胺基)-S-三嗪
2，4-二卤代-6-(2-羧基苯胺基)-S-三嗪
2，4-二卤代-6-(β-羧基乙基氨基)-S-三嗪
2，4-二卤代-6-脲基-S-三嗪
2，4-二卤代-6-硫代脲基-S-三嗪
2，4-二卤代-6-(4-羧基苯氧基)-S-三嗪
2，4-二卤代-6-(4-羧基苯硫基)-S-三嗪
2，4-二卤代-6-羟基-S-三嗪Na盐
2，4-二卤代-6-羟基-S-三嗪Li盐
2，4-二卤代-6-羟基-S-三嗪Mg盐
2，4-二卤代-6-硫-S-三嗪Na盐
2，4-二卤代-6-(3-磺苯羟基)-S-三嗪
2，4-二卤代-6-(3-羟苯羟基)-S-三嗪
具有亲水性取代基的二卤代三嗪类化合物除了以上几个之外还有很多。主要是看是否具有亲水性取代基的化合物和活性卤素原子或者是拥有与其相似的两个以上的反应性基为判断标准。但是，为了获得上述具有亲水性取代基的二卤代三嗪类化合物，往往采用在碱性浴中投入一些有机溶剂的方法，其主要目的是通过这些有机溶剂来达到离子置换以及分散溶解主原料的效果，最终获得具有亲水性取代基的二卤代三嗪类化合物。比如，在日本专利2000-62699中，为了获得具有亲水性取代基的二卤代三嗪类化合物，在主原料三聚氰氯和作为碱性剂的碳酸钠之外，作为分散剂又使用了萘磺酸甲醛缩合物，以此来解决主原料不易溶解的难题。另外，在日本专利2002-220378中，为了获得具有亲水性取代基的二卤代三嗪类化合物，在主原料三聚氰氯和作为碱性剂的碳酸钠之外，作为离子置换作用又使用了尿素或硫脲，以此来完成离子置换的目的。
众所周知，在上述已公开专利的生产方法中，除了三聚氰氯和碱性剂之外所采用的各类化合物，在生产过程中各自都存在着不同程度的隐患。比如，萘磺酸对健康以及环境的影响是非常严重的，若操作人员不慎吸入、摄入或经皮肤吸收后对身体非常有害，对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道有强烈的刺激作用，且吸入后可引起喉和支气管的炎症、痉挛和水肿，肺水肿。中毒表现可有烧灼感、咳嗽、喘息、气短、头痛、恶心、呕吐等，还可引起皮肤过敏反应。与甲醛结合形成缩合物后，虽说其性质有所改变，但是，其毒性还是不容忽视的。在环保方面，用此方法生产出来的药剂对于有机纤维结构物进行功能性加工后的排水将会严重破坏生态，特别是在全世界范围内提倡健康环保之际，此产品的将来性是可想而知的。
另外，硫脲对健康的危害也是比较严重的，若反复接触时可抑制甲状腺和造血器官，吸入粉尘对上呼吸道有刺激性，出现胸部不适、咳嗽等。对眼有刺激性，口服刺激胃肠道。从慢性影响来看，长期接触会出现头痛、嗜睡、无力、面色苍白、面部虚肿、基础代谢降低、白细胞减少等。对皮肤有损害，出现皮肤瘙痒、手掌出汗、皮炎及皲裂等。可能污染水体和大气，危害环境。属危险品，具有燃爆的危险，有毒、具有强刺激性。
因此，使用这些萘磺酸甲醛缩合物、尿素以及硫脲等化合物，不但会不同程度的影响员工健康以及环保。而且，在无形中增加了加工工艺的难度。另外，加工温度必须保持在0℃±5℃的范围也造成制冷时的能源浪费现象，导致了生产成本的提高。
更重要的是，采用以上已公开专利技术制作出来的具有亲水性取代基的二卤代三嗪类化合物，对于有机纤维结构物进行形态安定以及疏水性功能性加工后结果却不尽人意。采用具有亲水性取代基的二卤代三嗪类化合物，在水溶液中对于有机纤维结构物进行形态安定以及疏水性功能加工的第一阶段上的热处理时，使具有亲水性取代基的二卤代三嗪类化合物的一侧卤素，对有机纤维结构物中氨的末端基、氢氧基、磺基、羧基、多氢氧乙醇类以及多氢氧氨基化合物进行反应。然后，通过逐渐升温形式，根据二卤代三嗪类化合物在不同温度下的反应状况，促使与有机有机纤维结构物进行共有反应，从而能够形成三嗪环，最后再次通过在具有疏水性功能的水溶液中的浸泡、烘干、高温定形等第二阶段上的热处理来完成对于有机纤维结构物的形态安定以及疏水性功能性加工。但是，在前处理过程中由于具有亲水性取代基的二卤代三嗪类化合物的化学结构中，能够与有机纤维结构物中氨的末端基、氢氧基、磺基、羧基、多氢氧乙醇类以及多氢氧氨基化合物进行离子调换的卤素基即氯卤素只有两个基，因此，即使全部调换成功，具有形态安定以及疏水性功能的有机纤维结构物，在日后的消费使用中，经多次洗涤后，由于有机纤维结构物与具有亲水性取代基的二卤代三嗪类化合物的离子结合数量的不足，其功能性也逐渐降低，耐久性差，消费者方面也存在着诸多不满情绪，其消费需求量也不断减少。
发明内容
本发明的目的是提供一种有机纤维结构物的改良、架桥用药剂的制作方法以及使用方法，克服以往的具有亲水性取代基的二卤代三嗪类化合物生产中所存在的影响健康环保、能源浪费、效果欠佳等诸多问题。
为了达到上述目的，采用的技术方案为：本发明是通过作为原料采用具有亲水性取代基团的2，4-二卤代-6-Y-1，3，5-三嗪类化合物和2，4-二氨基苯磺酸钠(也可称2，4-二氨基苯磺酸单钠盐或间二氨基苯磺酸钠，呈弱酸性或接近中性)的反应来实现的。
所述具有亲水性取代基团的2，4-二卤代-6-Y-1，3，5-三嗪类化合物可用下面的通式(1)来表示。

通式(1)中，X指的是氯，氟以及溴类中选出来的卤素基，Y指的是从磺基、羧基、羟基以及硫醇基类中选出来的至少被一种基调换下来的芳氨基、芳氧基、芳巯基、烷氨基、烷硫基、三嗪氨基、三嗪氧基、三嗪硫基。
上述的磺基、羧基、羟基，以及硫醇基中的氢原子可以被碱性金属原子或碱土金属原子取代。
作为另一种原料所采用的2，4-二氨基苯磺酸钠的化学结构式如式(2)所示：

在本发明中简单说明一下，作为具有亲水性取代基的二卤代三嗪类化合物的制作原料最好是采用带有氯卤素基的2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪化合物(三聚氰氯)，并且，在常温碱性浴中进行反应，作为碱性剂要具备的条件是，必须具备与2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪化合物能够反应取代，同时也应该是具有亲水性取代基的亲水性化合物。如，硅酸钠、硅酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等碱性化合物的一种或一种以上，但不局限于这些碱性剂。通过此方法可获得，对于有机纤维结构物进行形态安定以及疏水性等功能性加工时所采用的高效的有机纤维结构物的改良、架桥用药剂的原料之一即2，4-二氯-6-羟基均三嗪钠盐化合物。
有机纤维结构物的改良、架桥用药剂的具体制备方法如下：
将5g碳酸钠(共30g)投放到水温为0℃～25℃的900ml去离子水中，水温最好是接近常温23℃～25℃范围，经强力搅拌，30g碳酸钠全部溶解后此时水溶液的目标pH值为7.5～11，最好是pH值为8.5～10，之后，分3次投放5g～50g的2，4-二氨基苯磺酸钠，最好是使用20g～30g，直到全部溶解为止，因2，4-二氨基苯磺酸钠呈弱酸性或接近中性，所以，此时水溶液的pH值无大变化，然后，投放三聚氰氯30g～80g(分3次投入)，最好是使用40g～50g，每次投放三聚氰氯之前用碳酸钠把pH值控制在7.5～11，最好是pH值为8.5～10，水溶液温度控制在0℃～25℃之间，最好是23℃～25℃范围内，待所有原料全部放入之后搅拌10分钟，确认pH值已比较稳定且在pH 7.5～11范围时反应结束，然后，进行过滤，获得约0.99kg～1.01kg浓度为约10％(重量)有机纤维结构物的改良、架桥用药剂。
作为另一个制作方法还可以采取如上述方法中同样的使用量、温度、pH值、时间状况，先使用去离子水、碳酸钠和三聚氰氯制作出2，4-二氯-6-羟基均三嗪钠盐水溶液，然后，在此溶液中投入2，4-二氨基苯磺酸钠，最后，可得出本发明所要获得的对于有机纤维结构物进行形态安定以及疏水性等功能性加工时所采用改良、架桥用药剂。本发明药剂的化学结构式如式(3)所示：

与现有技术(JP2000-62699和JP2002-220378)相比，本发明具有以下优点：
1.生产工艺简单：所需原料的种类少，对操作人员的专业水平的要求不高，降低了劳动强度和缩短了生产时间。
2.药剂效果显著：本发明药剂的氯卤素反应基为4个基，是现有技术的药剂2，4-二氯-6-羟基均三嗪钠盐水溶液中的氯卤素基的2倍。因此，使用本发明药剂能够更好的与有机纤维结构物中氨的末端基、氢氧基、磺基、羧基、多氢氧乙醇类以及多氢氧氨基化合物进行离子交换，也给在第二阶段上的热处理打下了坚实的基础，具体地说，本发明药剂在纤维和具有疏水性功能的药剂之间起到了良好的架桥作用。所以，用本发明药剂对于有机纤维结构物进行形态安定以及疏水性功能性加工之后，不管是从其功能效果以及稳定性和耐久性等方面来看，都远远的超过了使用对比文件1～2中的技术加工出来的功能效果。
3.降低生产成本：生产时间短，在不能超过25℃的前提下，在0℃～25℃之间进行生产，最好是在23℃～25℃范围内进行生产，相对来说在此温度带中各种原料的溶解效果是最好的，为了防止急剧升温后超过25℃的现象，采取将三聚氰氯共分3次投放的方法。正常情况下反应时间只需60～70分钟，与其它制作方法中数小时的生产时间相比，降低了劳动成本以及能源费，提高了生产效率。
4.安全环保：不使用有害于健康和环境的有机溶剂，属环保型加工方法。
综上述所述可见，与现有技术JP2000-62699和JP2002-220378相比，本发明具有绝对的优势。
具体实施方式
下面用实施例来进一步的说明本发明与现有技术日本专利JP2000-62699和JP2002-220378相比的区别，但不局限于这个实施例。
实施例1
有机纤维结构物的改良、架桥用药剂的制备和应用方法如下：
将5g碳酸钠(共30g)投放到水温为0℃～25℃的900ml去离子水中，水温最好是接近常温23℃～25℃范围，经强力搅拌，30g碳酸钠全部溶解后此时水溶液的目标pH值为7.5～11，最好是pH值为8.5～10，之后，分3次投放5g～50g的2，4-二氨基苯磺酸钠，最好是使用20g～30g，直到全部溶解为止，因2，4-二氨基苯磺酸钠呈弱酸性或接近中性，所以，此时水溶液的pH值无大变化，然后，投放三聚氰氯30g～80g(分3次投入)，最好是使用40g～50g，每次投放三聚氰氯之前用碳酸钠把pH值控制在7.5～11，最好是pH值为8.5～10，水溶液温度控制在0℃～25℃之间，最好是23℃～25℃范围内，待所有原料全部放入之后搅拌10分钟，确认pH值已比较稳定且在pH 7.5～11范围时反应结束，然后，进行过滤，获得约0.99kg～1.01kg药剂浓度为约10％(重量)有机纤维结构物的改良、架桥用药剂。
作为另一个制备方法还可以采取如上述方法中同样的使用量、温度、pH值、时间状况，先使用去离子水、碳酸钠和三聚氰氯制作出2，4-二氯-6-羟基均三嗪钠盐水溶液，然后，在此溶液中投入2，4-二氨基苯磺酸钠，最后，可得出本发明所要获得的对于有机纤维结构物进行形态安定以及疏水性等功能性加工时所采用改良、架桥用药剂。
采用上述的药剂的制作方法，获得了5kg浓度为10％的本发明药剂。然后，采用浴中吸尽法，作为第一阶段上的热处理，将25kg全毛西装面料放进绳状染色机内，水量为500L，浴比为1比50，最好是浴比为1比15～20，水温为5℃～30℃，最好是20℃～25℃充分浸湿后，注入浓度为10％的本发明药剂5kg(o.w.f20％)，使用碳酸钠、碳酸氢钠等碱性剂把水溶液的pH值调到7.5～11的范围，最好是能达到8.5～9范围，之后，每分钟不超过2℃的速度，直至升到50℃～90℃，最好是达到65℃～70℃后保温30分钟。之后每分钟不超过2℃的标准，缓缓地降温到60℃～30℃，最好是降到40℃之后保温10分钟，然后排水。用40℃温水清洗5分钟之后排水。注水后放入1cc/L醋酸(浓度约90％)，把pH值调到5.5～6.5的范围后升温到30℃～60℃，最好是升到50℃，保温10分钟后排水。用40℃温水再清洗一次后进行排水、煮呢、脱水、烘干工艺。烘干温度为70℃～150℃，最好是在90℃～120℃的温度中进行洪干。除了浴中吸尽法，作为第一阶段上的热处理，还可以采用干热持续法，简单地说，将25kg全毛西装面料放进按一定比例已调和好的本发明药剂的水溶液中，按照所定的吸水率进行浸轧过程后，进行烘干处理，从烘干处理开始其加工方法与浴中吸尽法中的方法相同，效果也大致相同，在这里主要说明浴中吸尽法。
采用浴中吸尽法进行第一阶段上的热处理之后，根据面料的吸水率调合好具有疏水性功能的100L溶液，具体地说，作为提高疏水性功能的溶液，采用水溶性全氟烷基聚丙烯酸酯、架桥剂(也可以说是交联剂)、溶解剂、渗透剂以及酸剂。作为溶解剂采用丙二醇，但不局限于此物，只要能够起到溶解作用即可。为了不影响纤维中的本发明药剂和具有疏水性功能的溶液的正常反应过程，作为渗透剂必须要采用非离子型渗透剂。使用酸剂把具有疏水性功能的溶液的pH值调到5～6.5范围，作为酸剂可采用甲酸、乙酸、柠檬酸、苹果酸，但不局限于这些。
上述的水溶性全氟烷基聚丙烯酸酯和架桥剂中，最好是拥有氢氧基、羧基等水溶性取代基。此类化合物很容易与通过第一阶段上的热处理已在纤维中形成的三嗪环进行反应后，与有机纤维中的纤维结构物形成共有结合，形成长度不同的立体、架桥、结合形式，紧密地联在一起，从而能够提高有机纤维结构物功能性。把布料浸渍于此溶液中，使之充分吸收溶液后按正常的挤压力进行挤压，然后在70℃～150℃的温度，最好是在90℃～120℃的温度中进行洪干，结束后，在150℃～185℃的高温里进行高温定形，最好是170℃～180℃，最后进行给湿，罐蒸工艺，到此作为第二阶段的热处理也全部完了，所有加工结束。对于此方法加工出来的全毛面料，使用JIS L1092测定方法进行形态安定以及疏水性试验的结果如下(表1)
比较例1
采用对比文件中相对好一些的对比文件2中的药剂制作方法，获得5kg浓度为10％的2，4-二氯-6-羟基均三嗪钠盐水溶液。之后是采用与实施例1同样的方法对于全毛西装面料进行了形态安定以及疏水性功能的加工，其结果表示在表1。从表1中的实施例1和比较例1中我们可以得知，本发明药剂在形态安定以及疏水性功能方面与比较例1相比都得到了明显的效果。在形态安定性方面，使用本发明药剂加工出来的面料，在尺寸变化率以及耐光性方面都有了明显的提高。特别是在防水方面，用比较例1的技术加工出来的面料，经一段时间的摩擦后，其防水效果就明显的降低，相反，用本发明药剂加工出来的面料不会出现这种现象，不但防水性好，而且耐摩擦的性能也是非常出众，防油性也有了很大的提高。从上述比较内容我们可以得到一个结论，在对于有机纤维结构物进行形态安定以及疏水功能性加工方面，本发明药剂与对比文件1～2的药剂相比具有明显的优越性，有着不可替代的重要性。
表1

操作处理：洗涤10次，JISL0217-105法自然风晒干10次，商业用干洗1次。
本发明药剂，可用于植物纤维、动物纤维、再生纤维、合成纤维(除了聚酯纤维，俗称涤纶)面料的功能性加工上。使用此功能性面料所制得的产品包括：西服面料、衬衫面料、裤子、裙子、毛衣、大衣等防寒衣、滑雪运动服、救命服等外衣类；伞、包、鞋等杂货类；褥单、桌布、各种车座套等套布类；以及袜子、内裤、胸罩等内衣类，可满足人们的各种不同需求。