蓬松硅油的SG的制备

段新峰

（石家庄市华达助染化工厂  河北石家庄  050021）

        摘要：以八甲基环四硅氧烷（D₄）为主要原料，复合偶联剂为扩链剂，六甲基二硅氧烷为封端剂，合成了具有一定规格的氨基硅油。通过傅里叶红外光谱仪表征了具体结构。考察了反应温度、反应时间、催化剂、封端剂用量等因素对氨基硅油性能的影响，通过应用试验确定了蓬松手感优异的氨基硅油工艺。

         关键词：氨基硅油；蓬松；手感

 
前  言

        氨烃基硅油，俗称氨基硅油，是二甲基硅油分子中的部分甲基（包括侧位和端位）被氨烃基取代后的产物。^［1］氨基硅油已广泛应用于纺织、制革及日化等行业。如用作纺织柔软整理剂， 可赋予织物柔软、滑爽和丰满的效果， 还具有良好的弹性手感。^［2-3］

        本实验着重通过复合有机硅偶联剂制备了高蓬松手感的氨基硅油，并研究了氨基硅油合成工艺及通过红外光谱仪对氨基硅油进行了表征。

1．实验

       1.1 主要原料

表1  实验原料

        1.2 合成氨基硅油

        将一定量的D₄、偶联剂KH-602、GP-108、GP-103和封头剂MM加到干燥的四口烧瓶中，搅拌加热到一定温度；缓慢加入规定浓度的KOH浓溶液，升温到一定温度，反应2～4小时后，冷却到室温，即制得无色透明的氨基硅油纯油。

        1.3 制备氨基硅油微乳液

        在高剪切乳化器设备中将制得的氨基硅油纯油和自制的乳化剂按一定比例混合，搅拌均匀制得乳白色混合体。边搅拌边向混合体中加蒸馏水，搅拌10～20分钟后，缓慢滴加冰醋酸调节PH值为5～6，搅拌均匀即得到氨基硅油乳液。^［4］

2．结果与讨论

        2.1 氨基硅油结构的确定

图1  氨基硅油傅立叶变换红外光谱图

        由图1可知，合成产物在1007.8cm^-1附近出现了典型的Si-O键拉伸振动吸收峰；在1257.5 cm^-1、785.5 cm^-1附近出现了Si-CH₃、Si-（CH₃）₃基团的伸缩振动吸收峰；而在2962cm^-1处的特征吸收峰则表示的基团是亚甲基；在3350cm^-1处未出现明显的特征吸收峰表明伯、仲氨基在此聚合物中的含量较少。在3400～3600cm^-1处及1600cm^-1周围都没有吸收峰，表明不存在基团Si-OH。以上验证了预期聚合物的分子结构。

        2.2 氨基硅油的氨值

        D₄开环聚合反应会生成水，在加热过程中能与小分子物质形成低沸物，除去水和小分子物质有利于D₄开环聚合反应向正反应方向进行，提高硅油的粘度。 脱除上述小分子物质将导致硅油的产率下降，氨基硅油的氨值升高。可适当降低偶联剂的用量以提高产率。本实验合成的氨基硅油的氨值约为0.78 mmol·L^-1。

        2.3 温度的影响

        固定反应物和催化剂的用量，考察不同温度对反应的影响。由表2可知，当反温度较低时反应缓慢，同时小分子物的存在阻碍反应正向进行，硅油粘度小；升高温度能加快反应速度，但易引起硅油侧链氨乙基氨丙基基团的氧化分解，在缺乏氮气保护的情况下，硅油颜色容易发黄或浑浊。综合考虑，控制反应的温度在110～120℃左右。

表2  温度对反应速度和产品外观的影响

        2.4 时间的影响

        由图2可见，氨基硅油的粘度随反应时间的增加而增大，在反应开始后1 h就能达到很高的值，因此，本反应时间控制在2～3 h。

       图2 粘度与反应时间的关系

2.5 催化剂的用量

        图3  KOH用量对粘度的影响

        如图3所示，增加催化剂的用量，有利于反应速率加快，氨基硅油粘度的增加。催化剂用量在0.02 %～0.03%时，氨基硅油黏度增加最快，表明这一用量范围内催化活性较高。当催化剂用量太小时，活性中心数目少，反应速度慢，氨基硅油黏度增加较慢；而催化剂用量太多时，活性中心数目多，形成的活性链数目增加，在MM固定比例的情况下看，粘度增加缓慢。最佳催化剂用量以0.03%为宜。

        2.6MM的用量

        如图4所示，氨基硅油的粘度会随着MM用量的增加而减小。试验表明，最佳MM用量建议在0.1%。

       图4  粘度与MM用量的关系

        2.7手感评价（见表3）

       工艺条件：3%（o.w.f），浴比1∶10，常温浸渍，烘干。

        手感评估：有经验的五人小组，手感评估。以★表示，越多表示该项好。

       试验结果表明，硅油粘度低时，其滑度手感佳，粘度大时，软度手感佳；当硅油粘度在2350～4000之间时，蓬松度最佳。

结  论

        （1）采用本体聚合法，以八甲基环四硅氧烷（D₄）、偶联剂N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（KH-602）、3-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷（GP-108）、二乙烯三胺基丙基甲基二甲氧基硅烷（GP-103）、六甲基二硅氧烷（MM） 为原料，以KOH为催化剂合成了具有一定粘度的无色透明的氨基硅油，其氨值约为0.78。

        （2）适当升高温度或增加催化剂的用量，可缩短合成氨基硅油的时间，MM的用量可控制氨基硅油的最终粘度。

        （3）对氨基硅油红外光谱分析，确定了其结构。

        （4）制备的硅油粘度在2350～4000mPa.s时，蓬松手感最佳。

       表3  手感评价