[发明专利]一种聚氨酯改性有机硅拒水与抗菌整理剂、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及纺织印染助剂合成技术领域，具体涉及一种聚氨酯改性有机硅拒水与抗菌整理剂及其制备方法。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对日常使用纺织品的各种性能也提出了更高的要求，一些诸如抗菌、拒水、柔软、抗静电等多功能化的纺织品越来越受到人们的青睐。然而现阶段，市场上的纺织品功能性整理剂无论是拒水、柔软、抗菌大多为单一功能产品，多功能整理剂的研发将成为纺织印染助剂产业的一个重要发展方向。

有机硅具有独特的化学结构，作为拒水剂可在纤维表面形成具有低表面张力的疏水层，具有优良的拒水效果；并且其原料廉价，生物相容性好，不存在氟烃类拒水剂的PFOS、PFOA问题，具有广阔的应用前景。羟乙基六氢均三嗪和季铵盐均具有高效的抗菌性能，能有效抑制微生物的繁殖、推迟细菌作用产生的腐败时间，但目前将这两种物质用于对有机硅进行化学改性，并制备成助剂，使整理的纺织品获得优良的拒水、抗菌性能还未见报道。

发明内容

本发明针对现有产品在技术方面存在的不足，提供一种既能使纺织品获得优良拒水性能，又能使整理后纺织品具有抗菌性能的聚氨酯改性有机硅拒水与抗菌整理剂及其制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种聚氨酯改性有机硅拒水与抗菌整理剂的制备方法，包括如下步骤：

1、以经脱水干燥处理后的聚丙二醇、单硬脂酸甘油酯为反应物，将反应物和占反应物总质量0.01%～0.02%的催化剂二月桂酸二丁基锡的四氢呋喃溶液，加入到装有温度计和冷凝回流装置的反应容器中，在氮气氛围、搅拌条件下加热至55～60℃，在2～3小时内缓慢滴加异佛尔酮二异氰酸酯，滴加完毕后升温至80～85℃，保温反应3～4小时，再降温至50～55℃，加入经四氢呋喃溶解的N-甲基-N-苄基-N,N-二羟乙基氯化铵和羟乙基六氢均三嗪溶液，进行扩链交联反应2～3小时，得到异氰酸酯基封闭的聚氨酯预聚体；

2、在反应容器中加入经四氢呋喃溶解的双端羟丙基聚硅氧烷，在氮气保护、搅拌条件下，按-NCO与-OH的物质的量之比为1:2～2.2，缓慢加入步骤（1）制备的聚氨酯预聚体，在温度为30～40℃的条件下反应2～3小时后，除去溶剂，再经乳化处理，得到聚氨酯改性有机硅拒水与抗菌整理剂。

在本发明技术方案中，步骤1中所述的N-甲基-N-苄基-N,N-二羟乙基氯化铵，由如下反应制得：在反应容器中，加入质量分数为27%的N-甲基二乙醇胺的二甲基甲酰胺溶液，开启搅拌，缓慢滴加氯化苄，其与N-甲基二乙醇胺的物质的量之比为1～1.2:1，在温度为60℃的条件下反应8～10小时，用苯沉淀析出产物，再用无水乙醇洗涤重结晶得到N-甲基-N-苄基-N,N-二羟乙基氯化铵。

步骤1中，聚丙二醇、羟乙基六氢均三嗪、单硬脂酸甘油酯、N-甲基-N-苄基-N,N-二羟乙基氯化铵的摩尔比为3:1:(1.5～3):(6～7.5)；步骤1的反应体系中，-NCO与-OH的物质的量之比为1:1.1～1.3。

步骤1中，用于溶解聚丙二醇、单硬脂酸甘油酯、二月桂酸二丁基锡的四氢呋喃用量为反应物总质量的15%～20%；用于溶解N-甲基-N-苄基-N,N-二羟乙基氯化铵、羟乙基六氢均三嗪的四氢呋喃用量为反应物总质量的10%～15%；步骤2中，用于溶解双端羟丙基聚硅氧烷的四氢呋喃用量为反应物总质量的20%～30%。

本发明所述聚丙二醇的数均分子量为1500或2000中的一种；所述双端羟丙基聚硅氧烷的数均分子量为5000或6000中的一种。

本发明技术方案还包括按上述制备方法得到的一种聚氨酯改性有机硅拒水与抗菌整理剂，以及所述聚氨酯改性有机硅拒水与抗菌整理剂在棉、涤/棉纺织品整理中的应用。

本发明的原理是：异氰酸酯基具有较高的反应活性，易与羟基、氨基等带活泼氢的基团反应。季铵盐N-甲基-N-苄基-N,N-二羟乙基氯化铵具有优良的抗菌性能，其分子中带有两个羟基，可与异氰酸酯基反应；羟乙基六氢均三嗪分子中含有抑菌性的三嗪基团，其分子中带有三个羟基，易与异氰酸酯基反应；单硬脂酸甘油酯分子除带有两个羟基外，还具有疏水性的长碳链结构，以单硬脂酸甘油酯、N-甲基-N-苄基-N,N-二羟乙基氯化铵为扩链剂，羟乙基六氢均三嗪为交联剂，聚丙二醇为软单体，异佛尔酮二异氰酸酯为硬单体，合成得到异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，再对双端羟丙基聚硅氧烷进行改性，得到具有拒水、抗菌性能的聚氨酯改性有机硅整理剂。

由于上述技术方案的运用，本发明具有如下优点：