一种多长链硅氧烷阳离子表面活性剂及其制备和应用

文档序号：1388278 发布日期：2020-08-18 浏览：37次 >En<

阅读说明：本技术 一种多长链硅氧烷阳离子表面活性剂及其制备和应用 (Multi-long-chain siloxane cationic surfactant and preparation and application thereof ) 是由杨晓武李志刚王晨李刚辉于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多长链硅氧烷阳离子表面活性剂及其制备方法和应用,方法包括：1)将双季戊四醇溶于第一溶剂,搅拌滴加三甲氧基(戊基)硅烷,升温至75～85℃,搅拌反应4～6h,洗涤后用萃取,得到中间体Ⅰ；2)将得到的中间体Ⅰ溶于第二溶剂,待全部溶化后加入氢氧化钠在25～35℃下搅拌反应0.5～1h,然后加入羟丙基季铵盐溶液并升温到70～85℃,保温一段时间后将反应产物进行抽滤,得固体为产物Ⅰ；3)将得到的固体产物Ⅰ加入催化剂和第三溶剂,并滴加二异氰酸酯,反应温度为40～60℃,反应3～5h,干燥,得到多长链硅氧烷阳离子表面活性剂。该表面活性剂用作织物柔软剂赋予了织物柔软、蓬松、滑爽的手感。(The invention discloses a multi-long-chain siloxane cationic surfactant, a preparation method and application thereof, wherein the method comprises the following steps: 1) dissolving dipentaerythritol in a first solvent, stirring and dropwise adding trimethoxy (amyl) silane, heating to 75-85 ℃, stirring for reacting for 4-6 hours, washing, and extracting to obtain an intermediate I; 2) dissolving the obtained intermediate I in a second solvent, adding sodium hydroxide after the intermediate I is completely dissolved, stirring and reacting for 0.5-1 h at the temperature of 25-35 ℃, then adding a hydroxypropyl quaternary ammonium salt solution, heating to 70-85 ℃, preserving heat for a period of time, and carrying out suction filtration on a reaction product to obtain a solid product I; 3) and adding a catalyst and a third solvent into the obtained solid product I, dropwise adding diisocyanate, reacting at the temperature of 40-60 ℃ for 3-5 h, and drying to obtain the multi-long-chain siloxane cationic surfactant. The surfactant is used as a fabric softener to endow the fabric with soft, fluffy and smooth handfeel.)

技术领域

本发明涉及表面活性剂技术领域，具体涉及一种多长链硅氧烷阳离子表面活性剂及其制备和应用。

背景技术

在纺织工业，硅氧烷产品的应用已有近50年的历史，最初是作为抗静电剂使用。Purohit等用AFM(原子力显微镜)研究经改性硅氧烷调理剂处理后的纤维形态，发现处理后的纤维表面性能发生了改变，和未处理的纤维相比，其表面更顺、排列更有序、纤维更松弛。作为织物调理剂的硅氧烷表面活性剂通常为阳离子型，表面活性剂的阳离子一端通过静电吸附在带负电荷的织物表面，赋予织物柔软、蓬松、滑爽的手感。此外，如果在阳离子硅氧烷表面活性剂中增加聚醚基团，还能够改善织物的亲水性。织物调理剂除了改善织物的手感外，还能赋予织物抗静电性，改善服用性能；增加易熨烫性，减少褶皱；提高纤维的机械强度，延长织物的使用寿命；降低织物的水分含量，加快干燥速度；减少织物退色、起毛起球、缩水等等。

发明内容

针对硅氧烷阳离子表面活性剂具有的优良特性和其应用于织物柔软剂的特殊要求，本发明的目的在于提供一种多长链硅氧烷阳离子表面活性剂及其制备和应用。本发明选择了三甲氧基(戊基)硅烷和双季戊四醇为原料，并通过二异氰酸酯连接生成多长链硅氧烷阳离子表面活性剂。该二异氰酸酯交联型多长链硅氧烷阳离子表面活性剂用作织物柔软剂赋予了织物柔软、蓬松、滑爽的手感。

本发明所采用的技术方案是：

一种多长链硅氧烷阳离子表面活性剂，该表活剂的结构式为：

一种多长链硅氧烷阳离子表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将双季戊四醇溶于第一溶剂，搅拌滴加三甲氧基(戊基)硅烷，升温至75～85℃，搅拌反应4～6h，洗涤后用萃取，得到中间体Ⅰ；

2)将得到的中间体Ⅰ溶于第二溶剂，待全部溶化后加入氢氧化钠在25～35℃下搅拌反应0.5～1h，然后加入羟丙基季铵盐溶液并升温到70～85℃，保温一段时间后将反应产物进行抽滤，得固体为产物Ⅰ；

3)将得到的固体产物Ⅰ加入催化剂和第三溶剂，并滴加二异氰酸酯，反应温度为40～60℃，反应3～5h，干燥，得到多长链硅氧烷阳离子表面活性剂。

作为本发明的进一步改进，步骤1)中，所述双季戊四醇与三甲氧基(戊基)硅烷的摩尔比为1:(3～3.2)。

作为本发明的进一步改进，步骤1)中，所述第一溶剂为二甲基甲酰胺。

作为本发明的进一步改进，步骤1)中，所得产物先用HCl溶液洗涤，再用NaHCO₃溶液洗涤，经水洗后用乙醚萃取，经分液分离得到上层有机层，减压蒸馏除去溶剂，得到中间体Ⅰ；所述HCl和NaHCO₃的浓度均为5wt％。

作为本发明的进一步改进，步骤2)中，所述羟丙基季铵盐为3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵，所得中间体Ⅰ与3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵的摩尔比为1:(2～2.2)。

作为本发明的进一步改进，步骤2)中，所述的第二溶剂为二甲基亚砜。

作为本发明的进一步改进，步骤3)中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡，添加量为0.5wt％；所述的第三溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，第三溶剂的质量占比70～80wt％。

作为本发明的进一步改进，步骤3)中，所述的二异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯；所述的二异氰酸酯和产物I的摩尔比为1：2。

一种多长链硅氧烷阳离子表面活性剂作为织物柔软剂的应用，所述表面活性剂使用质量浓度为0.05wt％～0.25wt％。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

经硅氧烷调理剂处理后的纤维形态，发现处理后的纤维表面性能发生了改变，和未处理的纤维相比，其表面更顺、排列更有序、纤维更松弛。因此奔放选择了三甲氧基(戊基)硅烷的全氟戊酰氟和双季戊四醇为原料，并通过二异氰酸酯连接生成对称型长链硅氧烷磺酸基表面活性剂。该有机硅表面活性剂在硅氧烷中引人季铵盐结构，具有显著的抗菌、除臭功能，用于纺织品后整理时，可单独使用,也可与其它柔软剂配伍使用。

处理后的产品手感柔软性、抗菌性和抗静电能力俱佳,并且耐洗性效果好,可长期使用。该表面活性剂用作织物柔软剂赋予了织物柔软、蓬松、滑爽的手感。

附图说明：

图1实施例3中所得多长链硅氧烷阳离子表面活性剂合成路线图；

图2实施例3中所得多长链硅氧烷阳离子表面活性剂的核磁氢谱。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一种多长链硅氧烷阳离子表面活性剂，该表活剂具有以下结构式：

具体的，一种多长链硅氧烷阳离子表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将双季戊四醇溶于二甲基甲酰胺得到双季戊四醇溶液，边搅拌边滴加三甲氧基(戊基)硅烷。其中所述双季戊四醇与三甲氧基(戊基)硅烷的摩尔比为1:(3～3.2)。滴加完毕，继续升温至75～85℃，搅拌反应4～6h，所得产物先用5％HCl溶液洗涤2次，再用5％NaHCO₃溶液洗涤1次，经水洗后用乙醚萃取，经分液分离得到上层有机层，减压蒸馏除去溶剂，得到中间体Ⅰ。

(2)将得到中间体Ⅰ溶于二甲基亚砜(DMSO)加入到四口烧瓶中，待全部溶化后加入约2g的粉末状氢氧化钠在25～35℃下搅拌反应0.5～1h，然后将溶有3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵的二甲基亚砜溶剂的溶液一次加入四口瓶中并升温到70～85℃，其中所得中间体Ⅰ与3-氯-2-羟丙基-三甲基氯化铵的摩尔比为1:(2～2.2)，保温一段时间后将反应产物进行抽滤，液体为二甲基亚砜和碱的混合物，固体为产物Ⅰ。

(3)将步骤2中的固体产物Ⅰ和0.5wt％二月桂酸二丁基锡的混合物加入烧瓶，加入70wt％的N,N-二甲基甲酰胺溶剂，缓慢滴加六亚甲基二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯和产物I的摩尔比为1：2，40～60℃，反应3～5h，真空干燥，得到多长链硅氧烷阳离子表面活性剂(产物Ⅱ)。