[发明专利]水基型有机硅树脂组合物以及制备方法

说明书

本发明涉及有机硅树脂技术领域，且公开了一种水基型有机硅树脂组合物，应用于纺织面料的防水加工。其中MQ硅树脂是改进防水性的主要物质，其中M含有硅‑烃基(甲基、苯基、乙烯基)，分子中烃基排列在外使其具有憎水性。Q是含硅‑氧键，键角大、键长长，在外来作用下可以改变而产生伸缩，另外硅氧键键能大，在外力作用下不容易断裂。通过调整有机硅树脂中M∶Q的质量百分比和摩尔质量，在聚硅氧季铵盐的作用下，织物表面可以形成坚韧拒水且可以伸缩的连续薄膜，以获取极佳的防水性能。

技术领域

本发明涉及有机硅树脂技术领域，应用于纺织印染行业，具体为一种水基型有机硅树脂组合物以及其生产工艺。

背景技术

随着人们生活水平的提高，传统纺织品已无法满足人们对纺织品性能的更高要求。因此，功能化、差异化、节能环保将是现代纺织品的发展方向。在纺织品的功能性整理领域中，防水整理是其中一项重要的织物后整理加工，广泛应用于户外面料。目前市面上的防水剂主要是C8氟系(全氟辛烷类化合物)、C6氟系(全氟己烷磺酰化合物)和无氟防水剂。有机氟以其极低的表面张力和较低的表面能，具有良好的防水防油性能。C8氟系防水剂防水比较完美，面料适用性强。但C8氟系含PFOA，欧盟已禁用。C6氟系相比C8氟系总体防水性能稍差，从环保上来说是一个过渡性产品。根据欧盟协议，bluesign组织要求对蓝标产品禁用PFAS(含氟聚合物)。2023年7月所有含氟化学品将逐步从bluesign下架，2024年7月所有使用PFAS(含氟聚合物)化学品制成的面料从bluesign下架。

无氟防水剂相比氟系防水剂，不易在生物体内沉积、容易降解、对人体无害，是更加安全环保的产品。近年来无氟防水剂在大品牌服装商占比越来越高。无氟防水剂目前主要有两大类，一类是长链烷烃类，以丙烯酸酯为主，存在手感硬，布面划痕严重、滑移大和色变大。一类是有机硅类，手感柔软，耐水洗好，但市面上在售有机硅防水剂存在防水性能不足，对面料选择性较强，加工处理液稳定性差，容易漂油。无氟防水剂达到良好的耐水洗性能需要外添加交联剂(异氰酸酯类)，产品内添加交联剂容易造成乳液不稳定。

有机硅聚合物分为硅油、硅树脂和硅橡胶。硅油作为纺织面料的防水剂有一定的历史，上世纪50年代考虑用含氢硅油乳液处理布面，有一定的防水性；2000年后考虑采用含氢硅油、甲基硅油、催化剂共混，防水性相比纯的含氢硅油乳液有一定的提升，手感更柔软剂，但跟氟系防水剂相比，相差较大。有机硅树脂是一类以Si-O-Si为主链，具有高度交联结构的半无机半有机的聚硅氧烷体系。区别与硅油和硅橡胶，具有更优异的疏水性以及更低的表面能。有机硅树脂乳液溶剂性较多，广泛使用在建筑涂料中。随着环保要求越来越高，水基型有机硅树脂乳液也开始使用在建筑涂料中，但存在储存时间久容易分层和漂油，使用前需搅拌。

在现有技术中存在改性有机硅作为防水剂的方案。在“改性有机硅防水剂合成”(第一作者冯娜，《有机硅材料》，2016年第3期)中公开了将八甲基环四硅氧烷、乙烯基三乙氧基硅烷、长碳链三甲氧基硅烷、四甲基氢氧化铵，环氧氯丙烷等物质组合反应获得改性有机硅防水剂。该有机硅聚合物涂于织物表面时，甲基等有机基团可平布表面能较高的织物表面，使其临界表面张力大幅降低，产生良好疏水效果。但是该文献中同时指出该防水剂反应时间控制较难，反应时间短反应物分子链短，摩尔质量低，防水性能欠佳；反应时间长时，产生多种副反应，体系变浑浊不易乳化防水性能也变差。同时采用氨基偶联剂以改善面料的柔软性能，但不能起到很好的防止划痕的效果而导致防水膜被破坏后防水性能下降。该方案的问题还在于体系稳定性差，反应工艺条件要求较高难以控制产生的改性有机硅的防水性能。

水基型有机硅树脂乳液是有机硅树脂通过添加乳化剂和水进行乳化，硅树脂乳化难度较大，粒径一般在1um以上。防水加工处理液一般在3％-10％水溶液，粒径太大易聚集，容易造成布面沾污。染色面料在防水加工时，会有少量染料残留在加工液中，如果处理液乳化剂不能快速分散，会在布面产生色点。此外现有有机硅树脂乳液用在纺织面料上，手感偏硬，容易产生划痕，这些缺点限制了水基型有机硅树脂乳液在纺织面料上的应用。