[发明专利]阴离子聚氨酯与氨基硅油复合的水分散液及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合水分散液及其制备，特别是一种离子型聚氨酯/氨基硅油复合水分散液及其制备，此类复合水分散液可用于织物柔软整理。

背景技术

水分散聚氨酯和水分散有机硅油是重要的织物后整理助剂，可以赋予织物良好的柔软性和一定的抗皱性能，以及改变织物表面的亲水、亲油、透水性能。聚氨酯(PU)是由多异氰酸酯(主要是二异氰酸酯)和多元醇聚合而成的链段型嵌段高聚物(segmented blockpolymer)。由于综合了氨基甲酸酯硬段的强极性和聚醚或聚酯软段的柔顺性，聚氨酯材料具有高强度、耐溶剂、良好的附着性和高弹性、耐磨、抗撕裂、抗屈挠性等良好的物理机械性能，以及反应性。利用荷电聚氨酯的自乳化能力，可以方便地制备纳米级的水分散液。水基聚氨酯分散液已被用于织物的免烫整理剂、织物涂层整理剂和羊毛织物防毡缩剂等织物后整理工艺中。

氨基改性有机硅是在聚硅氧烷大分子链上引入端烃氨基或侧烃氨基。将其用于织物整理剂，因氨基与织物纤维的定向结合作用，赋予织物优良的成膜性、耐久防皱性、回弹性、柔软性、疏水性、手感滑爽舒适性，成为织物柔软整理的主要品种。常用的氨基硅油乳液可以通过乳液聚合或机械乳化法制取。乳化剂通常可选择阳离子型非离子型。大量乳化剂的存在会影响氨基硅油对织物的附着，降低柔软效果。另一方面，采用机械乳化法虽可以方便将氨基硅油乳化成微乳液，制得粒径小于150nm的分散液，但氨基硅油的分子量不能太高，否则因粘度高而不易乳化。采用乳液聚合法可以制得高分子量的氨基硅油，但由于环氧硅烷开环聚合的平衡性，体系内仍存有较大含量的低分子量级分，对氨基硅油水分散液的使用造成一定的不利。因此有必要制备不含低分子乳化剂的高分子量氨基硅油纳米水分散液。

综合聚氨酯和氨基硅油两者的性能，制备聚氨酯/有机硅复合水分散液可望获得特殊的性能。尤其是利用荷电聚氨酯的自乳化和高反应活性等特性，可以去除低分子乳化剂、降低分散粒子尺寸、提高分散体的稳定性，以及与其他助剂的相容性，实现织物整理剂的多功能化。因此聚氨酯/有机硅复合水分散液具有很大的应用潜力。

实现聚氨酯与有机硅复合的方法可分为共聚法和共混法两大类。虽然共聚法得到的有机硅改性聚氨酯PSU水分散液稳定，化学连接较易克服两者的不相容性，已获得较为广泛的研究和应用。但共聚法会降低有机硅分子链的柔软性，损害有机硅的实用性能，或者引入的有机硅成分太少，不能充分的发挥两种聚合物的优点。因此，共混法实现有机硅对水性聚氨酯的改性有着重要的意义。但目前有关聚氨酯/有机硅复合体系共混的研究都集中于将两种聚合物分别制成分散体系，再进行乳液共混。这种方法避免了聚氨酯和有机硅的极性差别大而引起的共混性差的问题。但乳液共混法难以达到两相间的均匀复合，同时由于有大量的乳化剂存在于体系中，降低了有机硅对纤维和聚氨酯间的结合力，使复合体系的使用性能受到了影响，难以制得有满意的应用性能的聚氨酯/有机硅复合体系。

另一类使有机硅与聚氨酯复合的方法是在同一分散粒子内实现有机硅与聚氨酯的混合，制备聚氨酯/有机硅核壳型水分散液。利用荷电聚氨酯的自乳化能力，实现纳米级复合水分散，有效地增加聚氨酯与有机硅的混合均匀性。

但由于聚氨酯与有机硅的相容性差，溶解度差异很大，在共混体系中处于严重的相分离状态，很难制得纳米级的复合分散液，尤其对于高分子量的氨基硅油。而采用低分子量的氨基硅油将降低硅油的附着性和耐久性。

发明内容

本发明旨在提供一种阴离子聚氨酯与氨基硅油复合的水分散液及其制备和应用。采用低分子量的端氨基硅油与聚氨酯在特定溶剂中混合完成复合乳化后，再与双丙烯酸酯通过Micheal加成反应实现氨基硅油的扩链反应，从而制备了聚氨酯/高分子量氨基硅油的复合纳米水分散液，该复合分散液具有良好的贮存稳定性。该复合聚氨酯/高分子量氨基硅油复合纳米水分散液可用于织物的后整理，提供柔软、抗皱等多功能。

本发明提供的一种阴离子聚氨酯与氨基硅油复合的水分散液包括阴离子型聚氨酯与氨基硅油复合构成，该分散液的分散粒子的粒径在150nm以下，氨基硅油在分散粒子中的质量组成是10～50％。

所述的氨基硅油的分子量是20,000以上，它是由分子量2,000～10,000的端氨基硅油经双丙烯酸酯的Micheal加成反应扩链而制得。

所述的阴离子聚氨酯由聚醚多元醇、阴离子二醇扩链剂、异佛尔酮二异氰酸酯反应制得。

本发明提供的阴离子聚氨酯与氨基硅油复合的水分散液的制备方法，其特征在于包含如下步骤：