一种耐久超疏水整理剂的制备方法和应用.pdf

本发明涉及一种耐久超疏水整理剂，其组分为长链烷基烷氧基聚硅氧烷、自制活性阳离子乳化剂及有机锡。以长链烷基烷氧基聚硅氧烷为主要活性成分，辅助成分为有机锡催化剂和自制活性阳离子乳化剂，其中长链烷基烷氧基聚硅氧烷结构中有三个活性基团，在水的作用下经加热就发生水解并互相交联成网状结构，使亲水性大大降低，同时也提高了耐洗性；而有机锡可促进有机硅与纤维的结合，进一步提高了疏水性和耐洗性，自制活性阳离子乳化剂在加热条件下可发生分解，生成另一种疏水物质，该物质与长链烷基烷氧基聚硅氧烷起协同防水作用，从而达到超疏水效果，具有工艺简单、应用成本低等特点。

权利要求书
1.  一种耐久超疏水整理剂，其特征在于组分为长链烷基烷氧基聚硅氧烷、自制活性阳离子乳化剂及有机锡。

2.  如权利要求1所述的耐久超疏水整理剂的制备方法，其特征在于制备步骤是：
第一步：在一接有搅拌器、温度计和加料漏斗的500ml三口瓶中依次加入计量的C16～18混合烯烃、乙烯基三乙氧基硅烷、含氢硅油以及铂催化剂，将温度升至80～110℃，反应3～10h，即得改性的长链烷基烷氧基聚硅氧烷；
第二步：将第一步所得改性硅油100g、2g自制活性阳离子乳化剂及148g水，先将乳化剂加入水中用高速剪切乳化机进行均质，再将油相（即硅油）加入水相中进行乳化，边加边乳化，油相的加入应少量多次，最终乳化好后的乳化液活性物含量为40%。

3.  如权利要求1所述的耐久超疏水整理剂的应用，其特征在于应用方法是：
第一步：采用多种不同纤维织物裁剪成同等大小布块并进行编号，每种材质的布块剪两份，进行正反面防水测试，将上述制备方法中第二步制得的乳化液用水稀释8～10倍，然后加入有机锡催化剂，用量为稀释前乳液质量的1%，用玻璃棒搅拌均匀即得到工作；再将经前处理后的织物按1:20的浴比放入50～60℃工作液中，然后按以下工艺进行操作：二浸二轧（轧余率80%）→105℃烘干（5～10min）→150℃焙烘（3～5min）；
第二步：将第一步整理后布块进行防水性测试，在每块布面上滴大小不等的三个水珠，水珠在这些不同纤维布块正反两面上均能滚动，接触角大于150°，且长时间水珠不被织物吸收；
第三步：将第一步整理后布块进行耐洗性测试，该测试采用的洗涤工作液组成为5g/L肥皂及2g/L碳酸钠，其余为水，洗涤方法是每次60℃×30min，反复洗涤5次、10次、20次，每次洗涤后烘干，按第二步测试防水效果，结果显示，经洗涤20次后各种纤维织物的防水效果均无明显变化。

4.  如权利要求1所述耐久超疏水整理剂，其特征在于所述长链烷基烷氧基聚硅氧烷具有三个烷氧基作为活性基团，在水的作用下经加热就发生水解并互相交联成网状结构，使亲水性大大降低，同时也提高了耐洗性。

5.  如权利要求1所述耐久超疏水整理剂，其特征在于所述有机锡可促进有机硅与纤维的结合，进一步提高了疏水性和耐洗性。

6.  如权利要求1所述耐久超疏水整理剂，其特征在于所述自制活性阳离子乳化剂，在加热条件下可发生分解，生成另一种疏水物质，该物质与长链烷基烷氧基聚硅氧烷起协同防水作用，从而达到超疏水效果。

说明书一种耐久超疏水整理剂的制备方法和应用
技术领域
本发明属于织物防水整理剂领域，涉及一种耐久超疏水整理剂的制备方法和应用。
背景技术
超疏水织物具有特殊的润湿性，即水滴在织物表面的接触角大于150°，并在其表面易于滚动。超疏水织物的这种特殊性质使得它具有“荷叶效应”，表现在水滴在滚动过程中会将表面上沾有的污物一同带走，从而达到自清洁效果，同时还避免了水对纤维基质的浸渍降解老化从而延长织物的使用寿命。超疏水织物在工业生产、军用产品及日常生活中具有极为广泛的应用。
很多专利制备超疏水表面的思路为：先在表面构筑微纳粗糙结构，即提高表面的粗糙度；然后对其进行低表面能处理。目前，在织物表面构筑微纳粗糙结构的方法可以是：溶胶- 凝胶法( 中国专利CN 102277720A)、纳米颗粒构筑法( 中国专利CN102321974A)、纤维表面原位生长纳米结构法( 中国专利CN101748596A) 等。以上在织物表面构筑微纳粗糙结构的方法都是在纤维上引入非纤维本体的其它材料。这些材料大都数是无机纳米颗粒，与纤维的亲和力差，因此制备的超疏水织物的持久性不好。另外，在对基材进行低表面能处理时，大多数方法需要采用溶剂溶解低表面能物质，这一方面造成溶剂污染，另一方面低表面能物质只在纤维表面发生结合，因而不耐摩擦，超疏水性能持久性不好。而CN 102965910 B 和CN 103074768 A等中国专利通过用强碱处理涤纶织物使其表面粗糙化，对纤维损伤大，会缩短其使用寿命，且该方法适用性不广。而CN 101775744 B、CN 103981718 A等中国专利采用含氟疏水整理剂，价格较高，且在环保要求上仍不如无氟有机硅产品；其中CN 101775744 B需先将疏水整理剂置于烘箱中处理1小时以上，再在超临界CO2染釜内进行整理，工艺复杂，对设备要求高，整理时间太长，实现工业化难度大，中国专利介绍的是一种新型短氟链整理剂。
      因此，对整理工艺简单、应用成本较低且对织物无损伤的整理方法的研究，以及对耐久无氟有机硅超疏水整理剂的研究仍有很大的空间。
发明内容
为克服上述的技术缺点，本发明提供一种耐久超疏水整理剂的制备方法和应用，它以长链烷基烷氧基聚硅氧烷为主要活性成分，辅助成分为有机锡催化剂和自制活性阳离子乳化剂。其中长链烷基烷氧基聚硅氧烷结构中有三个活性基团，在水的作用下经加热就发生水解并互相交联成网状结构，使亲水性大大降低，同时也提高了耐洗性；而有机锡可促进有机硅与纤维的结合，进一步提高了疏水性和耐洗性。自制活性阳离子乳化剂在加热条件下可发生分解，生成另一种疏水物质，该物质与长链烷基烷氧基聚硅氧烷起协同防水作用，从而达到超疏水效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方法是：一种耐久超疏水整理剂，其组分为长链烷基烷氧基聚硅氧烷、自制活性阳离子乳化剂及有机锡。
上述耐久超疏水整理剂的制备方法，其制备步骤是：
第一步：在一接有搅拌器、温度计和加料漏斗的500ml三口瓶中依次加入计量的C16～18混合烯烃、乙烯基三乙氧基硅烷、含氢硅油以及铂催化剂，将温度升至80～110℃，反应3～10h，即得改性的长链烷基烷氧基聚硅氧烷；
第二步：将第一步所得改性硅油100g、2g自制活性阳离子乳化剂及148g水，先将乳化剂加入水中用高速剪切乳化机进行均质，再将油相（即硅油）加入水相中进行乳化，边加边乳化，油相的加入应少量多次，最终乳化好后的乳化液活性物含量为40%。
上述耐久超疏水整理剂的应用，其应用方法是：
第一步：采用多种不同纤维织物裁剪成同等大小布块并进行编号，每种材质的布块剪两份，进行正反面防水测试，将上述制备方法中第二步制得的乳化液用水稀释8～10倍，然后加入有机锡催化剂，用量为稀释前乳液质量的1%，用玻璃棒搅拌均匀即得到工作；再将经前处理后的织物按1:20的浴比放入50～60℃工作液中，然后按以下工艺进行操作：二浸二轧（轧余率80%）→105℃烘干（5～10min）→150℃焙烘（3～5min）；
第二步：将第一步整理后布块进行防水性测试，在每块布面上滴大小不等的三个水珠，水珠在这些不同纤维布块正反两面上均能滚动，接触角大于150°，且长时间水珠不被织物吸收；
第三步：将第一步整理后布块进行耐洗性测试，该测试采用的洗涤工作液组成为5g/L肥皂及2g/L碳酸钠，其余为水，洗涤方法是每次60℃×30min，反复洗涤5次、10次、20次，每次洗涤后烘干，按第二步测试防水效果，结果显示，经洗涤20次后各种纤维织物的防水效果均无明显变化。
所述长链烷基烷氧基聚硅氧烷具有三个烷氧基作为活性基团，在水的作用下经加热就发生水解并互相交联成网状结构，使亲水性大大降低，同时也提高了耐洗性。
所述有机锡可促进有机硅与纤维的结合，进一步提高了疏水性和耐洗性。
所述自制活性阳离子乳化剂，在加热条件下可发生分解，生成另一种疏水物质，该物质与长链烷基烷氧基聚硅氧烷起协同防水作用，从而达到超疏水效果。

本发明的有益效果是：以长链烷基烷氧基聚硅氧烷为主要活性成分，辅助成分为有机锡催化剂和自制活性阳离子乳化剂，其中长链烷基烷氧基聚硅氧烷结构中有三个活性基团，在水的作用下经加热就发生水解并互相交联成网状结构，使亲水性大大降低，同时也提高了耐洗性；而有机锡可促进有机硅与纤维的结合，进一步提高了疏水性和耐洗性，自制活性阳离子乳化剂在加热条件下可发生分解，生成另一种疏水物质，该物质与长链烷基烷氧基聚硅氧烷起协同防水作用，从而达到超疏水效果，具有工艺简单、应用成本低等特点。
具体实施方式                                                   

下面结合实施例对本发明进一步说明。
一种耐久超疏水整理剂，其组分为长链烷基烷氧基聚硅氧烷、自制活性阳离子乳化剂及有机锡。
上述耐久超疏水整理剂的制备方法，其制备步骤是：
第一步：在一接有搅拌器、温度计和加料漏斗的500ml三口瓶中依次加入计量的C16～18混合烯烃、乙烯基三乙氧基硅烷、含氢硅油以及铂催化剂，将温度升至80～110℃，反应3～10h，即得改性的长链烷基烷氧基聚硅氧烷；
第二步：将第一步所得改性硅油100g、2g自制活性阳离子乳化剂及148g水，先将乳化剂加入水中用高速剪切乳化机进行均质，再将油相（即硅油）加入水相中进行乳化，边加边乳化，油相的加入应少量多次，最终乳化好后的乳化液活性物含量为40%。
上述耐久超疏水整理剂的应用，其应用方法是：
第一步：采用多种不同纤维织物裁剪成同等大小布块并进行编号，每种材质的布块剪两份，进行正反面防水测试，将上述制备方法中第二步制得的乳化液用水稀释8～10倍，然后加入有机锡催化剂，用量为稀释前乳液质量的1%，用玻璃棒搅拌均匀即得到工作；再将经前处理后的织物按1:20的浴比放入50～60℃工作液中，然后按以下工艺进行操作：二浸二轧（轧余率80%）→105℃烘干（5～10min）→150℃焙烘（3～5min）；
第二步：将第一步整理后布块进行防水性测试，在每块布面上滴大小不等的三个水珠，水珠在这些不同纤维布块正反两面上均能滚动，接触角大于150°，且长时间水珠不被织物吸收；
第三步：将第一步整理后布块进行耐洗性测试，该测试采用的洗涤工作液组成为5g/L肥皂及2g/L碳酸钠，其余为水，洗涤方法是每次60℃×30min，反复洗涤5次、10次、20次，每次洗涤后烘干，按第二步测试防水效果，结果显示，经洗涤20次后各种纤维织物的防水效果均无明显变化。
所述长链烷基烷氧基聚硅氧烷具有三个烷氧基作为活性基团，在水的作用下经加热就发生水解并互相交联成网状结构，使亲水性大大降低，同时也提高了耐洗性。
所述有机锡可促进有机硅与纤维的结合，进一步提高了疏水性和耐洗性。
所述自制活性阳离子乳化剂，在加热条件下可发生分解，生成另一种疏水物质，该物质与长链烷基烷氧基聚硅氧烷起协同防水作用，从而达到超疏水效果。
实施例1：长链烷基烷氧基硅氧烷的合成，在一接有搅拌器、温度计和加料漏斗的500ml三口瓶中依次加入计量的C16～18混合烯烃、乙烯基三乙氧基硅烷、含氢硅油以及铂催化剂，将温度升至80～110℃，反应3～10h，得到无色透明的粘稠液体，即改性的长链烷基烷氧基聚硅氧烷。
实施例2：改性长链烷基烷氧基聚硅氧烷乳液的制备，将实施例1所得改性硅油用自制活性阳离子乳化剂进行乳化，乳化方法：称取100g硅油、2g乳化剂及148g水，先将乳化剂加入水中用高速剪切乳化机进行均质，再将油相（即硅油）加入水相中进行乳化，边加边乳化，油相的加入应少量多次。最终乳化好后的乳化液活性物含量为40%。
实施例3：织物的超疏水防水整理，采用棉、化纤（涤纶、维纶、尼龙）、混纺（涤/棉、棉/麻、涤/腈）等织物进行超疏水防水整理试验，将以上布料裁剪成同等大小布块并进行编号，每种材质的布块剪两份。（1）工作液的配制：将实施例2的乳液用水稀释8～10倍，然后加入有机锡催化剂，用量为稀释前乳液质量的1%，用玻璃棒搅拌均匀即得到工作液。（2）整理工艺：将经前处理后的织物按1:20的浴比放入50～60℃工作液中，然后按以下工艺进行操作：二浸二轧（轧余率80%）→105℃烘干（5～10min）→150℃焙烘（3～5min）。
实施例4：防水性测试，将经实施例3整理后的布块从烘箱中取出，放置0.5h后用滴管向布块正反两面分别进行滴水试验，使在每块布面上形成大小不等的三个水珠，如：一滴、两滴、五滴三份不同水量分别形成大小不等的三个水珠，观察防水效果。结果：水珠在这些不同纤维布块正反两面上均能滚动，接触角大于150°；经8h后，除了纯棉布块有极少量水印外其余均无吸水现象；24h后除了部分挥发和极少部分渗入纤维中外，仍有水珠残留在布块表面。
实施例5：耐洗性测试，洗涤工作液组成：5g/L肥皂+2g/L碳酸钠，其余为水，洗涤方法： 60℃×30min反复洗涤5次、10次、20次，每次洗涤后烘干，按实施例4测试防水效果，结果显示，经洗涤20次后各种纤维织物的防水效果均无明显变化。
本发明以长链烷基烷氧基聚硅氧烷为主要活性成分，辅助成分为有机锡催化剂和自制活性阳离子乳化剂，其中长链烷基烷氧基聚硅氧烷结构中有三个活性基团，在水的作用下经加热就发生水解并互相交联成网状结构，使亲水性大大降低，同时也提高了耐洗性；而有机锡可促进有机硅与纤维的结合，进一步提高了疏水性和耐洗性，自制活性阳离子乳化剂在加热条件下可发生分解，生成另一种疏水物质，该物质与长链烷基烷氧基聚硅氧烷起协同防水作用，从而达到超疏水效果，具有工艺简单、应用成本低等特点。