改性有機(jī)硅聚氨酯羊毛易護(hù)理整理劑的合成

耿曉珺，賀江平，彭路路

(西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，西安 710048)

改性有機(jī)硅聚氨酯羊毛易護(hù)理整理劑的合成

耿曉珺，賀江平，彭路路

(西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，西安 710048)

介紹了一種自制的改性有機(jī)硅聚氨酯羊毛易護(hù)理整理劑的合成，得到其最佳合成工藝為：烷羥基硅油封端劑最佳合成溫度為65℃，最佳時(shí)間120min，烷羥基硅油聚合最佳溫度為110℃，最佳時(shí)間120min；聚氨酯預(yù)聚體預(yù)聚時(shí)間60min，預(yù)聚溫度70℃，R=1.6；硅油分子量M=3000 g/mol，烷羥基硅油聚氨酯預(yù)聚體共聚溫度60℃，共聚時(shí)間120min。

羊毛 改性有機(jī)硅 聚氨酯 易護(hù)理

0 前言

羊毛織物作為高檔服裝面料，與其他纖維相比有著獨(dú)特的風(fēng)格特點(diǎn)，如具有絲綢般滑爽的手感，制作西服，挺括性好；制作出來的服裝面料顏色比較自然，彈性好，穿著過程中比其它服裝更抗寒，穿著舒適等優(yōu)點(diǎn)[1]，所以，毛織物占據(jù)著較大的市場份額。但是羊毛服裝也存在著不可忽視的缺點(diǎn)，羊毛織物在洗滌過程中會(huì)產(chǎn)生起毛起球，氈縮等現(xiàn)象，不耐機(jī)洗[2]。為了提高毛織物的市場競爭力，達(dá)到易護(hù)理整理的目的，增強(qiáng)其穿著服用性能，迫切需要改善其原有的缺點(diǎn)，并且不會(huì)改變毛織物原來優(yōu)異的性能。我們國內(nèi)是從20世紀(jì)90年代中期開始進(jìn)行聚氨酯羊毛防氈縮整理劑的研究[3]。水性聚氨酯乳液與一般的羊毛防縮整理工藝相比，加工更方便，而且污染物排放較少。毛織物的易護(hù)理整理要求包括改善其起毛起球、氈縮等方面，可以使毛織物的服用價(jià)值得到提高，符合人們對毛織物較高的“機(jī)可洗”要求。在1992年，國際羊毛局公布了純羊毛織物防縮“機(jī)可洗”檢驗(yàn)方法及標(biāo)準(zhǔn)[4]。但是，迄今為止，國內(nèi)印染行業(yè)中還沒有成熟的相關(guān)技術(shù)得以實(shí)際應(yīng)用，因此，所生產(chǎn)的毛紡織品依然無法滿足該檢測方法與標(biāo)準(zhǔn)。所以，本實(shí)驗(yàn)針對該標(biāo)準(zhǔn)所做的研究即羊毛易護(hù)理整理劑的合成方法及應(yīng)用工藝的研究具有非常重要的意義。

本實(shí)驗(yàn)首先利用二乙烯三胺和環(huán)氧氯丙烷自制一種擴(kuò)鏈劑，然后將自制的烷羥基硅油與聚氨酯預(yù)聚體進(jìn)行共聚反應(yīng)，得到烷羥基硅油聚氨酯預(yù)聚體，接著將自制的擴(kuò)鏈劑與烷羥基硅油聚氨酯預(yù)聚體反應(yīng)，得到可以自乳化的改性有機(jī)硅聚氨酯羊毛易護(hù)理整理劑。自制整理劑既可以使得羊毛纖維間的活性基團(tuán)通過聚氨酯鏈段中的可交聯(lián)基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，又可以通過有機(jī)硅鏈段的柔軟作用使得羊毛織物的手感不發(fā)生大幅下降，解決了現(xiàn)有的羊毛易護(hù)理整理劑對羊毛織物整理后使羊毛彈性和手感下降的問題，保證羊毛固有的手感品質(zhì)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 材料及儀器

織物：

純毛精紡面料

試驗(yàn)材料：

八甲基環(huán)四硅氧烷(D4)(工業(yè)品，濟(jì)南谷瑞特化工有限公司)，四甲基氫氧化銨(分析純，上海中鋰實(shí)業(yè)有限公司)，正丁胺(化學(xué)純，研域化學(xué)試劑有限公司)，環(huán)氧封頭劑(工業(yè)品，上海伊純實(shí)業(yè)有限公司)，二乙烯三胺(分析純，廣州柏延化工有限公司)，環(huán)氧氯丙烷(分析純，研域化學(xué)試劑有限公司)，二丁基二月桂酸錫(分析純，研域化學(xué)試劑有限公司)，聚乙二醇(PEG-2000)(化學(xué)純，研域化學(xué)試劑有限公司)，IPDI(分析純，利賓化工有限公司)，鹽酸(分析純，上海諾泰化工有限公司)。

儀器及設(shè)備：

電子分析天平(上海精密科學(xué)儀器有限公司)，電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱(東莞科銳儀器科技有限公司)，白度儀(北京康光有限公司)，電子硬挺度儀(萊州市電子儀器有限公司)，均勻軋車(佛山市精柯紡織印染有限公司)，自動(dòng)定型烘干機(jī)(臺(tái)灣瑞比染色試機(jī)有限公司)，電子織物強(qiáng)力儀(萊州市電子儀器有限公司)，數(shù)字織物折皺彈性儀(南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 改性有機(jī)硅聚氨酯羊毛易護(hù)理整理劑的合成工藝

步驟1：合成擴(kuò)鏈劑

利用二乙烯三胺和環(huán)氧氯丙烷自制擴(kuò)鏈劑

步驟2：合成聚氨酯預(yù)聚體

稱取一定量的聚乙二醇-2000(PEG-2000)在110℃～120℃的溫度下、0.08MPa～0.09MPa的真空度下真空干燥2～3小時(shí)，然后將溫度降到在60℃～65℃進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)，將PEG-2000與IPDI物質(zhì)的量按一定的比例完成預(yù)聚反應(yīng)，IPDI滴加完畢后升溫至70℃～85℃反應(yīng)30min～90min，并在反應(yīng)十五分鐘后加入催化劑二丁基二月桂酸錫，催化劑加入量為PEG-2000和IPDI總質(zhì)量的0.5‰～1‰，反應(yīng)結(jié)束后得到聚氨酯預(yù)聚體。

步驟3：合成烷羥基硅油

室溫下將環(huán)氧封端劑和正丁胺按照物質(zhì)的量比值為1:1加入反應(yīng)器中，將溫度升溫至60℃～80℃反應(yīng)1h～4h，然后加入相對環(huán)氧封端劑質(zhì)量的28倍的(這是固定值，關(guān)系到后面羥烷基硅油的用量)D4，升溫至90℃～120℃反應(yīng)2h～3h，反應(yīng)結(jié)束后降溫，得到烷羥基硅油。

步驟4：烷羥基硅油聚氨酯預(yù)聚體的合成

將步驟2得到的聚氨酯預(yù)聚體加入步驟3得到的硅油中，在60℃～80℃的溫度下反應(yīng)30min左右，反應(yīng)結(jié)束后降溫至30℃左右，這樣就得到了烷羥基硅油聚氨酯預(yù)聚體。

步驟5：向步驟4得到的產(chǎn)物中在20min～30min內(nèi)滴加步驟1得到的擴(kuò)鏈劑，擴(kuò)鏈劑滴加完畢后升溫至反應(yīng)一段時(shí)間，反應(yīng)結(jié)束后加水稀釋至固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，即得。

1.2.2 改性有機(jī)硅聚氨酯羊毛易護(hù)理整理劑的應(yīng)用工藝

根據(jù)國際羊毛局對于純毛織物機(jī)可洗的性能標(biāo)準(zhǔn)，測試經(jīng)過本次發(fā)明的產(chǎn)品整理過的純毛織物，整理工藝流程：浸軋(浸漬5min，兩浸兩軋軋余率75%)→85℃預(yù)烘→焙烘→降至室溫的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

1.3 分析測試

1.3.1 異氰酸酯基消耗率的測定

用過量的二正丁胺與異氰酸酯基反應(yīng)生成脲，再用鹽酸滴定過量的二正丁胺，以兩者之差來定量計(jì)算異氰酸酯基的含量[5]。

1.3.2 硬挺度測試

將整理后的織物按電子硬挺度儀標(biāo)準(zhǔn)剪裁，經(jīng)向、緯向各測試三組，求平均值。

1.3.3 紅外光譜分析

將少量乳液樣品均勻平鋪于平整干凈的四氟乙烯模板內(nèi)，在烘箱中烘干成膜后，放入傅立葉變換紅外光譜儀中測定樣品的結(jié)構(gòu)[6]。

1.3.4 白度測試

在D65光源下，采用Colori7 愛色麗測色儀測定，在測色儀上對染色樣品按均勻取樣原則，在各部位隨機(jī)測定9個(gè)點(diǎn)的白度值(WI-CIE)，并計(jì)算平均值。

1.3.5 織物斷裂強(qiáng)力測試

根據(jù)GB/T3923.1《紡織品 織物拉伸性能第1部分：斷裂強(qiáng)力的測定 條樣法》[7]，按使用說明調(diào)試織物強(qiáng)力儀，裁剪試樣(150mm×50mm)，按規(guī)定步驟操作，讀取斷裂強(qiáng)力(N)，測五次后取平均值。

1.3.6 織物折皺回復(fù)角測試

按GB/T3819《紡織品 織物折痕恢復(fù)性的測定 回復(fù)角法》規(guī)定的形狀和尺寸剪取布樣[8]，經(jīng)、緯向各測量5次，計(jì)算平均值，計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后2位，按GB8170《數(shù)值修約規(guī)則》保留整數(shù)位?？傉酆刍貜?fù)角為經(jīng)向和緯向折痕回復(fù)角平均值之和。

2 結(jié)果與討論

2.1 聚氨酯預(yù)聚體合成工藝的研究

2.1.1 聚氨酯預(yù)聚體預(yù)聚溫度的確定

R(R=-NCO/-OH)值1.4，預(yù)聚時(shí)間60min，分別選取溫度55℃、60℃、70℃、80℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測定不同溫度條件下-NCO的消耗率。

表1 溫度對異氰酸酯基消耗率的影響

由上表1可知，反應(yīng)溫度越高，-NCO的消耗率越高，說明反應(yīng)速率隨溫度的升高而加快，升高溫度，利于反應(yīng)的進(jìn)行，隨溫度的升高，分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，在IPDI上的兩個(gè)-NCO基團(tuán)反應(yīng)活性都比較高；到一定階段時(shí)， -NCO基團(tuán)的反應(yīng)活性變低，可能與其他基團(tuán)產(chǎn)生不利于主反應(yīng)進(jìn)行的反應(yīng)即產(chǎn)生副反應(yīng)，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量，所以反應(yīng)過程中的溫度需要嚴(yán)格把控。當(dāng)溫度達(dá)到 70℃以后，-NCO的消耗率已經(jīng)很接近理論值，反應(yīng)基本完全，故本實(shí)驗(yàn)選擇預(yù)聚溫度為70℃。

2.1.2 聚氨酯預(yù)聚體預(yù)聚時(shí)間的確定

R(R=-NCO/-OH)值1.4，預(yù)聚溫度70℃，分別選取預(yù)聚時(shí)間30min、45min、60min、80min進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測定不同時(shí)間條件下-NCO的消耗率。

表2 時(shí)間對異氰酸酯轉(zhuǎn)化率的影響

由上表2可知， -NCO基團(tuán)的消耗率隨著反應(yīng)時(shí)間的延長不斷提高，當(dāng)預(yù)聚時(shí)間達(dá)到60min后，-NCO消耗率基本穩(wěn)定，說明在反應(yīng)初始階段，由于異氰酸酯基團(tuán)的濃度較大，可以與聚乙二醇上的-OH發(fā)生有效碰撞，反應(yīng)速度比較快，所以反應(yīng)初始階段轉(zhuǎn)化率是很高的；當(dāng)反應(yīng)達(dá)到一定程度時(shí)，反應(yīng)物IPDI與PEG的濃度都大幅度的減小，其分子發(fā)生有效碰撞的次數(shù)減小，導(dǎo)致了最后的反應(yīng)速度也降了下來。所以，適當(dāng)?shù)匮娱L時(shí)間，給予反應(yīng)物足夠的時(shí)間發(fā)生有效碰撞。因此，合成預(yù)聚體的最佳反應(yīng)時(shí)間為60min。

2.1.3 聚氨酯預(yù)聚體(R值)的確定

預(yù)聚溫度70℃、預(yù)聚時(shí)間50min、共聚溫度60℃、共聚時(shí)間120min、擴(kuò)鏈溫度75℃、擴(kuò)鏈時(shí)間120min，M=3000g/mol，擴(kuò)鏈劑含量為7%，固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，分別選擇R=1.2、1.4、1.6、1.8合成改性有機(jī)硅聚氨酯羊毛易護(hù)理整理劑，對羊毛織物進(jìn)行整理，以織物的硬挺度、折皺回復(fù)角、強(qiáng)力、白度、毛織物的防縮性作為測試指標(biāo)，從而確定最佳R值。

整理工藝流程：

浸漬(5min)→二浸二軋(整理劑用量150g/L，軋余率75%)→預(yù)烘(90℃，120s)→焙烘(150℃，120s)經(jīng)過整理，由表3可知，經(jīng)過整理后織物的硬挺度提高，自制整理劑中含有的氯丙醇活性基團(tuán)與羊毛上的基團(tuán)形成化學(xué)鍵結(jié)合，提高了紗線剛度，纖維之間緊緊咬合在一起，從而使織物的硬挺度增加。隨著R值的增大，硬挺度先增大后減小，這是由于整理劑中硅油的含量逐漸變多，軟鏈段逐漸增加，硅油對改善織物柔軟性有很好的效果。

表3 R值對織物硬挺度和強(qiáng)力的影響

斷裂強(qiáng)力受玻璃化溫度、分子量、交聯(lián)、分子間作用力、應(yīng)變速度和溫度等影響；當(dāng)拉伸織物接近玻璃化溫度時(shí)，共聚物就會(huì)由于高度的應(yīng)力集中而發(fā)生變形。經(jīng)過整理劑整理后，整理劑中含有的氯丙醇基團(tuán)與羊毛織物上的二硫鍵、巰基等基團(tuán)結(jié)合，在毛織物表面形成一層薄膜，使得纖維間相對滑移，降低了弱點(diǎn)數(shù)量，減少了應(yīng)力集中，因此，提高了織物的強(qiáng)力。通過織物硬挺度和斷裂強(qiáng)力確定R=1.6時(shí)，整理劑效果最佳。

表4 R值對織物白度的影響

由于整理劑中有氨基的存在會(huì)使織物泛黃，從而使得織物的白度下降，從表4中就可看出。但是合成的乳液本身帶有藍(lán)光，對織物起到了一定的上藍(lán)效果，且本文主要針對羊毛織物的機(jī)可洗性能進(jìn)行研究，因此，織物的泛黃程度較小，在實(shí)際應(yīng)用過程中影響不大。

表5 R值對織物折皺回復(fù)角的影響

由上表5可知，經(jīng)過整理后，織物的折皺回復(fù)角變大，折皺回復(fù)角的大小側(cè)面反映了織物的抗皺性能和彈性，即抗皺性能和彈性變好。固然羊毛本身就有很大的抗皺性能和彈性，可是仍然需要進(jìn)一步改善，尤其是在濕熱條件下服用的毛織物。經(jīng)過整理后整理劑在羊毛織物表面形成一層耐久性的彈性薄膜，提高了織物的抗皺性能。當(dāng)R=1.8時(shí)，自制整理劑中硅油含量增加，硅油的柔軟性質(zhì)使織物柔軟，織物的折皺回復(fù)角降低。由上表5可知，R=1.6時(shí)，織物的折皺回復(fù)角最大，自制整理劑對羊毛織物抗皺性能的整理效果最佳。

表6 R值對織物收縮性能的影響

由上表6可知，經(jīng)過整理后的織物收縮比未經(jīng)處理的織物收縮要小，這是因?yàn)樽灾普韯┲泻械穆缺冀Y(jié)構(gòu)與羊毛上的基團(tuán)通過化學(xué)鍵結(jié)合，在織物表面形成一層耐久性的彈性膜，阻止羊毛或羊絨纖維向其根部的遷移，使羊毛織物的收縮呈減少的趨勢，從而使羊毛織物具有較好的防縮性能。當(dāng)R=1.8時(shí)，織物的折皺回復(fù)角變小，抗皺性能也滿足不了要求，所以綜合考慮，選取R=1.6來合成易護(hù)理整理劑，對羊毛織物具有較好的易護(hù)理整理性能。

2.2 烷羥基硅油合成工藝的研究

2.2.1 烷羥基硅油封端劑合成溫度的確定

正丁胺與環(huán)氧封頭劑反應(yīng)物質(zhì)的量比為2:1，反應(yīng)時(shí)間為150min，分別選取反應(yīng)溫度55℃、60℃、65℃、70℃四個(gè)變量進(jìn)行反應(yīng)，通過對環(huán)氧基的消耗率的測定來篩選溫度，結(jié)果如下表7所示。

表7 溫度對環(huán)氧基的消耗率的影響

由上表7可知，隨著溫度的升高，環(huán)氧基的消耗率不斷增加。當(dāng)溫度為55℃時(shí)，反應(yīng)溫度較低，環(huán)氧基消耗率較低，合成出的產(chǎn)物中雜質(zhì)較多，在后續(xù)與異氰酸酯基反應(yīng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)漂油現(xiàn)象。當(dāng)溫度達(dá)到65℃以后，環(huán)氧基的消耗率較高，這是因?yàn)?，隨著溫度的升高，改性劑的熱運(yùn)動(dòng)劇烈，反應(yīng)比較完全，共聚性能良好，反應(yīng)合成的硅油比較純凈。但是，當(dāng)溫度達(dá)到70℃時(shí)，環(huán)氧基并沒有比70℃以前多消耗多少，這是因?yàn)榉磻?yīng)已基本達(dá)到完全。因此，烷羥基硅油封端劑合成最佳溫度為65℃。

2.2.2 烷羥基硅油封端劑合成時(shí)間的確定

正丁胺與環(huán)氧封頭劑反應(yīng)的物質(zhì)的量比為2:1，反應(yīng)的溫度為65℃，分別選取反應(yīng)的時(shí)間為60min、90min、120min、150min四個(gè)時(shí)間變量進(jìn)行反應(yīng)，通過對環(huán)氧基的消耗率的測定確定反應(yīng)的時(shí)間，結(jié)果如下表8所示。

表8 時(shí)間對環(huán)氧基的消耗率的影響

由上表8可知，隨著時(shí)間的延長，環(huán)氧基不斷的被消耗。這是因?yàn)樵谳^短的時(shí)間內(nèi)，正丁胺與環(huán)氧封端劑的反應(yīng)不夠充分，隨著時(shí)間的延長，反應(yīng)逐漸趨于完全，環(huán)氧基的消耗率在反應(yīng)時(shí)間到達(dá)150min以后，提高不明顯，這是因?yàn)榉磻?yīng)已基本達(dá)到完全。因此，烷羥基硅油封端劑最佳合成時(shí)間為120min。

2.2.3 烷羥基硅油聚合溫度的確定

烷羥基硅油封端劑反應(yīng)溫度為65℃，反應(yīng)時(shí)間為120min，烷羥基硅油聚合時(shí)間為120min，分別選取聚合溫度90℃、100℃、110℃、120℃四個(gè)變量進(jìn)行反應(yīng)，以單體的轉(zhuǎn)化率為指標(biāo)篩選溫度，結(jié)果如下表9所示。

表9 溫度對單體的轉(zhuǎn)化率的影響

由上表9可知，隨著聚合溫度的升高，單體不斷地被消耗。溫度較低時(shí)，D4開環(huán)較慢，單體被消耗的慢，此時(shí)易發(fā)生別的副反應(yīng)使合成的產(chǎn)物中雜質(zhì)較多。溫度較高時(shí)，D4開環(huán)快，轉(zhuǎn)化率提高，反應(yīng)就比較完全，但是當(dāng)溫度達(dá)到120℃時(shí)，達(dá)到了催化劑的沸點(diǎn)，單體轉(zhuǎn)化率變化不大。因此，烷羥基硅油最佳聚合溫度為110℃。

2.2.4 烷羥基硅油聚合時(shí)間的確定

正丁胺與環(huán)氧封頭劑反應(yīng)物質(zhì)的量比為2:1，烷羥基硅油封端劑反應(yīng)溫度為65℃，反應(yīng)時(shí)間為120min，烷羥基硅油聚合溫度110℃，分別選取60min、90min、120min、150min四個(gè)聚合時(shí)間的變量進(jìn)行反應(yīng)，對單體的轉(zhuǎn)化率進(jìn)行測定，結(jié)果如下表10所示。

表10 時(shí)間對單體的轉(zhuǎn)化率的影響

由上表10可知，隨著聚合時(shí)間的延長，單體轉(zhuǎn)化率不斷變大。這是因?yàn)樵谳^短時(shí)間內(nèi)，D4開環(huán)數(shù)量較少，反應(yīng)不充分，單體轉(zhuǎn)化率比較小，隨著時(shí)間的延長越來越多D4開環(huán)，反應(yīng)逐漸趨于完全，單體轉(zhuǎn)化率持續(xù)增長，但是反應(yīng)時(shí)間延長至150min時(shí)，單體轉(zhuǎn)化率變化不大。因此，烷羥基硅油最佳聚合時(shí)間為120min。

2.2.5 硅油分子量的確定

按照上述實(shí)驗(yàn)優(yōu)化出的工藝參數(shù)，擴(kuò)鏈劑的含量定為6%，固體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，分別選擇M=(2000、3000、4000、5000)g/mol合成改性有機(jī)硅聚氨酯羊毛易護(hù)理整理劑，對羊毛織物進(jìn)行整理，以織物的硬挺度、毛織物的防縮等性能為測試指標(biāo)，確定烷羥基硅油的最佳分子量。

整理工藝流程：

浸漬(5min)→二浸二軋(整理劑用量150g/L，軋余率75%)→預(yù)烘(90℃，120s)→焙烘(150℃，120s)

表11 烷羥基硅油分子量對硬挺度和強(qiáng)力的影響

由表11可知，織物硬挺度先升高后降低，織物硬挺度與織物的結(jié)構(gòu)、密度、紗線捻度等有關(guān)，經(jīng)過整理，自制整理劑中含有的氯丙醇活性基團(tuán)與羊毛上的基團(tuán)形成化學(xué)鍵結(jié)合，纖維之間緊緊咬合在一起，提高了紗線剛度，織物的硬挺度增加。當(dāng)硅油分子量達(dá)到4000 g/mol，硬挺度減小，這是由于硅油有效的改善了織物的柔軟性，相反硬挺度就會(huì)降低。

斷裂強(qiáng)力受玻璃化溫度、分子量、交聯(lián)、分子間作用力、應(yīng)變速度和溫度等影響；當(dāng)拉伸織物接近玻璃化溫度時(shí)，共聚物就會(huì)由于高度的應(yīng)力集中而發(fā)生變形。經(jīng)過整理劑整理后，整理劑中含有的氯丙醇基團(tuán)與羊毛織物上的二硫鍵、巰基等基團(tuán)結(jié)合，在毛織物表面形成一層薄膜，使得纖維間相對滑移，降低了弱點(diǎn)的數(shù)量，減小了應(yīng)力集中，因此，提高了織物的強(qiáng)力。通過織物硬挺度和斷裂強(qiáng)力確定M=3000 g/mol時(shí)，整理劑整理效果最佳。

表12 硅油分子量對織物白度的影響

由表12可知，整理劑可以使織物的白度稍微降低一點(diǎn)。這是由于自制整理劑中含有氨基，使得羊毛織物泛黃，但由于合成的乳液本身帶有藍(lán)光，對織物又起到了一定的上藍(lán)效果，且本文主要針對羊毛織物的防縮性能、折皺回復(fù)角等進(jìn)行研究，因此，織物的泛黃情況在實(shí)際應(yīng)用過程中影響不大。

表13 硅油分子量對織物折皺回復(fù)角的影響

由表13可知，整理后織物的彈性回復(fù)角變大。雖然羊毛本身就有很好的抗皺性能和彈性，但是仍然需要進(jìn)一步改善，尤其是在濕熱條件下服用的毛織物。經(jīng)過整理后整理劑在羊毛織物表面形成一層耐久性的彈性薄膜，提高了織物的抗皺性能。當(dāng)M達(dá)到4000 g/mol時(shí)，自制整理劑中硅油含量增加，則相應(yīng)的織物會(huì)變得更加柔軟，同時(shí)織物的折皺回復(fù)角降低。由上表可知，M=3000 g/mol時(shí)，織物的抗皺性能最好，此時(shí)的自制整理劑對羊毛織物整理效果最佳。

表14 硅油分子量對織物收縮性能的影響

由上表14可知，經(jīng)過整理后的織物收縮比未經(jīng)處理的織物收縮要小，這是因?yàn)樽灾普韯┲泻械穆缺冀Y(jié)構(gòu)與羊毛上的基團(tuán)通過化學(xué)鍵結(jié)合，在織物外層形成一層耐久性的彈性膜，阻止羊毛或羊絨纖維向其根部的遷移，使羊毛織物的收縮呈減少的趨勢，從而使羊毛織物具有較好的防縮性能。當(dāng)M達(dá)到4000 g/mol時(shí)，織物的折皺回復(fù)角變小，并不能很好的抗皺，綜合考慮，當(dāng)M=3000 g/mol時(shí)，自制整理劑對羊毛織物具有較好的易護(hù)理整理性能。

2.3 烷羥基硅油聚氨酯預(yù)聚體合成工藝的研究

2.3.1 烷羥基硅油聚氨酯預(yù)聚體共聚溫度的確定

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)優(yōu)化出來的工藝參數(shù)，擴(kuò)鏈劑含量7%，R =1.6，烷羥基硅油聚氨酯預(yù)聚體共聚時(shí)間120min，分別選取共聚溫度40℃、50℃、60℃、70℃進(jìn)行反應(yīng)，測定-NCO的消耗率，測量結(jié)果如下表15所示。

表15 共聚溫度對-NCO的消耗率的影響

由上表15可知，-NCO的消耗率隨反應(yīng)溫度的升高而增加，說明溫度升高，分子的布朗運(yùn)動(dòng)加劇，反應(yīng)速率加快，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，但當(dāng)溫度達(dá)到70℃時(shí)，反應(yīng)過程中特別容易發(fā)生凝膠，當(dāng)溫度為60℃時(shí)，-NCO的消耗率是比較高的，-NCO的消耗率比較接近理論值，反應(yīng)比較完全，且不容易發(fā)生凝膠，為使反應(yīng)能夠有序的進(jìn)行，反應(yīng)溫度選為60℃。

2.3.2 烷羥基硅油聚氨酯預(yù)聚體共聚時(shí)間的確定

預(yù)聚溫度70℃，預(yù)聚時(shí)間60min，M=3000 g/mol，擴(kuò)鏈劑含量7%，R =1.6，烷羥基硅油聚氨酯預(yù)聚體共聚溫度60℃，分別選取60min、80min、100min、120min、150min進(jìn)行反應(yīng)，測定-NCO的消耗率，測量結(jié)果如下表16所示。

表16 共聚時(shí)間對-NCO的消耗率的影響

由上表16可知，-NCO的消耗率隨反應(yīng)時(shí)間的延長而增加，反應(yīng)初始階段，-NCO的消耗速率增長較快，說明反應(yīng)速度較快，這是由于初始階段分子鏈上含有較多的-OH，與-NCO發(fā)生有效碰撞的機(jī)會(huì)較大。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到120min后，-NCO的消耗率變化不大，這是因?yàn)榉磻?yīng)已趨于完全，-OH的濃度變小，-NCO與-OH能夠發(fā)生有效的化學(xué)反應(yīng)的概率小，反應(yīng)速度變慢，但是反應(yīng)的時(shí)間過長，同樣就像我們上述提到的這樣容易發(fā)生反應(yīng)，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此，烷羥基硅油聚氨酯預(yù)聚體共聚時(shí)間應(yīng)該控制在120min。

3 結(jié)論

通過上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果優(yōu)化得出該種改性有機(jī)硅聚氨酯羊毛易護(hù)理整理劑的合成工藝為：

(1)聚氨酯預(yù)聚體預(yù)聚時(shí)間60min，預(yù)聚溫度70℃，R值1.6。

(2)烷羥基硅油封端劑最佳合成溫度為65℃，最佳時(shí)間120min。

(3)烷羥基硅油聚合最佳溫度為110℃，最佳時(shí)間120min；硅油分子量M=3000 g/mol。

(4)烷羥基硅油聚氨酯預(yù)聚體共聚溫度60℃，共聚時(shí)間120min。

(5)自制整理劑既可以使得羊毛纖維間的活性基團(tuán)通過聚氨酯鏈段中的可交聯(lián)基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，又可以通過有機(jī)硅鏈段的柔軟作用使得羊毛織物的手感不發(fā)生大幅下降。

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Synthesis of Modified Organosilicon Polyurethane Wool Easy-care Finishing Agent

GENGXiao-jun,HEJiang-ping,PENGLu-lu

(School of Textile and Materials, Xi’an Polytechnic University, Xi’an 710048)

The synthesis of a kind of self-made modified organosilicone polyurethane wool easy-care finishing agent was introduced. The optimal synthesis process was listed as followed: the synthesis temperature and time for silane hydroxyl silicone oil were 65℃ and 120min; the polymerization temperature and time for alkyl hydroxyl silicone oil were 110℃ and 120min; prepolymerization temperature and time for polyurethane prepolymer were 70℃ and 60min, R= 1.6, silicone oil molecular weight M=3000g/mol, copolymerization temperature and time for alkyl hydroxyl silicone oil and polyurethane prepolymer were 60℃ and 120min.

wool modified organosilicon polyurethane easy-care

2017-02-26

耿曉珺(1990-)，女，碩士研究生，研究方向：紡織品功能性整理理論與技術(shù)的研究及開發(fā)。

賀江平(1963-)，教授，碩士生導(dǎo)師。

TS195.2

A

1008-5580(2017)03-0086-07