有机硅柔软剂SR2的合成工艺研究.doc

有机硅柔软剂SR2的合成工艺研究 王小娟 （陕西工业职业技术学院，陕西咸阳） 【摘要】通过将氨基硅油进行醚化改性，合成了一种新型的符合环保要求的有机硅柔软剂。重点分析聚合反应温度、反应时间、改性剂用量和乳化剂用量等单因素对合成工艺的影响；并且讨论了反应条件对织物性能的影响，最终确定了聚合反应的最佳工艺条件：反应温度为，反应时间为，改性剂用量（质量分数），乳化剂用量（质量分数）。 关键词柔软剂；有机硅；合成；聚醚 Doi:10.3969/j.issn.2095-0101.xx.04.011 ：TQ31424：A：2095-0101（xx）04-0035-03 氨基改性有机硅柔软剂具有优良的滑爽性、柔软性和成膜性等特性，广泛用于多种纺织后中。但是因其疏水性和高温泛黄等缺点，使其在织物方面的应用受到限制。在氨基有机硅柔软剂中引入亲水性的聚醚基团，在保留氨基原有的柔软特性的基础上，可以赋予织物良好的亲水性和抗静电性，同时可以有效地抑制黄变现象的发生。 本实验采用氨基硅油醚化的方法，合成出一种亲水性好、柔软性优良和无黄变性的环保型有机硅柔软剂。通过实验确定其最佳合成的条件，重点分析聚合反应温度、反应时间、改性剂用量和乳化剂用量等单因素对合成工艺的影响。 试验 原料及仪器 药品：高氨值硅油；环氧基聚醚改性剂，（工业级，先进华联精细化工有限公司）；氢氧化钠（分析纯，天津市红岩化学试剂厂）。 仪器：型搅拌器（上海司乐仪器厂）、型电子分析天平（上海恒平科学仪器有限公司）、型电子调温电热套（北京科伟永鑫实验仪器有限公司）、型精密增力电动搅拌器（常州国华电器有限公司）、型数字酸度计（上海理达仪器厂）、型旋转式粘度计（上海天平仪器厂）。 有机硅柔软剂的合成 用四口烧瓶作反应容器，将氨基硅油、乳化剂一次性加入到四口烧瓶中，搅拌均匀，回流冷凝，升温至反应温度。边搅拌边滴加改性剂，继续恒温反应数小时。将计量的去离子水加入搅匀，降温以下，用的冰醋酸调节值为，冷却出料即得成品。 测试 有机硅柔软剂的理化性能 外观 目测法观测聚硅氧烷季铵盐外观。 含固量 通过烘燥法测试含固量。 黏度的测定 旋转黏度计测量黏度。 值 值用精密酸度计测定。 乳液稳定性 乳液离心稳定性 在离心试管内加入乳液样品，放入离心沉淀器里，以/转速离心，每隔、观察一次，记录管内乳液的分层、结膜及试管壁上的各种现象。不分层、不漂油、不破乳属乳液离心稳定性良好。 乳液耐电解质稳定性 在烧杯里加入有机硅乳液，的溶液，放置。分别在和观察烧杯内乳液的稳定情况，如不漂油、不分层、不破乳表明乳液耐电解质稳定性良好。 乳液耐酸稳定性 在烧杯里称取有机硅乳液样品，然后加入盐酸溶液（已调节至值为），静止放置，观察杯内乳液的稳定情况，并记录是否有漂油、破乳等现象，如不漂油、不破乳表明乳液耐酸稳定性良好。 乳液耐碱稳定性 在烧杯里称取有机硅乳液样品，然后加入氢氧化钠溶液（已调节至值为），静止放置，观察杯内乳液的稳定情况，并记录是否有漂油、破乳等现象，如不漂油、不破乳表明乳液耐碱稳定性良好。 乳液的耐热稳定性 在的试管中，加入有机硅乳液，封好试管口，放置在的恒温环境中，放置一周，观察乳液的分层、漂油、絮凝情况，如不分层、无絮凝、不漂油，则表明乳液的耐热稳定性好。 环氧值的测定 环氧值是指每样品中所含环氧值的克当量数。通过环氧值的测定来计算开环反应的转化率，从而确定反应转化率。 环氧值按下式计算： 亲水性测试 按照标准测定。 手感测试 人组成一个小组，对织物触摸，进行评级。将手感分为级，以未的空白布为级，以氨基硅油的织物（同等条件下）手感为级。 黄变测试 用白度仪测试织物的光谱反射率，与空白布相比，处理后织物的白度越大，即与空白织物的白度差值越小，织物的色变程度越小。 处理方法和工艺 织物：纯棉平纹白坯。 配方：柔软剂乳液稀释为使用，用量为/。 工艺：浸轧（一浸一轧，轧余率）烘干（）。 结果与讨论 合成条件的确定 反应温度和时间的确定 温度对反应速率的影响很大。反应温度高，反应速率增大，达到目标产物所需时间短。但由于该反应是放热反应，反应温度越高，反应速率越快，反应体系温度升高越快，反应难以控制，易导致产品颜色变深，从而影响产品质量；反应温度低，达到目标产物所需时间长，这不仅影响生产效率，还需要安排轮班，这样不仅增加了成本，而且不利于产品的质量控制。 在小样实验中，选择不同的反应温度，按照132所述的环氧当量的测定方法在相同的时间间隔内取样测反应体系的环氧当量，进而计算转化率来监测反应的进程。所得数据如图。 从图可以看出，时反应，改性剂的转化率达到左右，继续延长反应时间，转化率变化不大，而且产品的颜色变深。在时，反应才可以达到的转化率，时反应转化率仍在以下。时反应转化率就可以达到，但是反应速率过高，反应体系产生的热量快，反应体系黏度大，不易散热，所以反应温度不易控制。而且反应，产品颜色深，不受买方欢迎。综合考虑将反应条件定为，反应。 改性剂用量对产品性能的影响 改性剂的用量对于产品的水溶性及对织物的手感、亲水性均有影响。调节硅油与改性剂的用量比，在下反应，取样稀释到左右的含固量，用14所述工艺打版，后织物的手感和亲水性如表。 从表可以看出，当硅油与改性剂的用量比大于时，产品即可水溶，改性剂的用量越大，织物的亲水性越好，但手感会有所下降。综合考虑手感和亲水性两方面的要求，选择硅油与改性剂的用量比为。 乳化剂的选择与用量的确定 实验采用的乳化剂，选择两种值差异较大的非离子乳化剂复配使用，而且对于乳化剂的分子结构要有选择。根据最新发布的绿色助剂要求，对烷基酚类等不易生物降解的乳化剂禁止使用，所以实验排除采用、系列乳化剂。经过反复实验，选择两种系列的乳化剂复配，一种是亲水性，一种是亲油性，通过调节二者的比例和用量，可以制备出稳定透明的有机硅微乳液。实验经过反复调试，当复配乳化剂的用量用到硅油和改性剂总量的时，可以制备出稳定透明的有机硅微乳液。 加料方式的选择 实验的聚合反应，是采用滴加的方式加料。先将硅油和乳化剂投入到反应容器中，均匀搅拌，冷凝回流并升温至反应温度。恒温滴加改性剂，滴完。滴定速度不能太快，否则反应体系黏度增长过快，反应热不易释放，反应温度很难控制。 产品理化性能测试结果 中试生产后，化验员取小样，用所述的方法测定产品的理化性能，测试结果如表。 结语 通过单因素试验确定了聚合反应的最佳工艺条件：反应温度为，反应时间为，改性剂用量（质量分数），乳化剂用量（质量分数）。 确定最佳的合成工艺为：将乳化剂和硅油加入到反应釜，冷凝回流，搅拌均匀，升温至。在恒温条件下，滴加改性剂，滴完。继续恒温反应，降温。用/的搅拌速度，边搅拌边加入计量的去离子水。冷却到以下，用的冰醋酸将值调为，出料即得