[發明專利]一種含叔胺高分子刷接枝納米二氧化硅的復配型拒水劑

有效

• 申請號: 202010862342.X
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111944106B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 杜金梅;周攀飛;姚安康;許長海
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/34;D06M15/27;D06M101/06
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 彭素琴

本發明公開了一種含叔胺高分子刷接枝納米二氧化硅的復配型拒水劑，屬于環保型紡織領域。本發明利于特定叔胺高分子刷接枝改性納米二氧化硅，該高分子刷接枝納米二氧化硅具有良好的水分散性，可與陽離子拒水劑摻雜混合復配得到拒水劑，且不影響乳液的穩定性。所得復配型拒水劑對織物處理后，因靜電作用吸附于棉纖維表面，被拒水劑薄膜覆蓋，具有優秀的提高纖維表面粗糙度的能力，可以有效提高拒水劑的疏水性能，并在一定程度上降低拒水劑的使用量，改善拒水劑使用過程中環境污染的問題。

技術領域

本發明涉及一種含叔胺高分子刷接枝納米二氧化硅的復配型拒水劑，屬于環保型紡織領域。

背景技術

隨著保護環境意識的興起和環保政策的完善，一直以來在拒水領域發揮著重要作用的有機氟物質的負面作用逐漸被發現。有機氟物質難以降解，具有高生物累積性和多毒性，對生態環境存在嚴重的威脅。因此尋求氟碳拒水劑替代物成為近年來的研究熱點。長碳鏈脂肪烴、有機硅等物質是氟的良好取代物，但其表面能相對于氟稍高，并不能達到氟所表現出的效果。根據Wenzel’s模型、Cassie’s模型可知，在織物表面構筑微納米粗糙結構是提高拒水劑的拒水效果的另一有效途徑。但市面上所售的普通無氟拒水劑不含有構筑粗糙表面的顆粒，處理后織物拒水能力不強。

市售拒水劑多為陽離子型，普通納米二氧化硅直接加入陽離子拒水劑中混合，會影響乳液體系穩定性，造成乳液破乳等現象。故常規利用納米顆粒提高拒水劑拒水效果的整理方式是先將納米二氧化硅分散在乙醇溶液中，浸軋織物，烘干，隨后浸軋拒水劑，將粗糙結構構筑在織物表面，但這種方法需要分兩步進行，耗工耗時，增加了成本。且納米二氧化硅表面富含羥基，羥基上孤立的氫原子正電性強，易吸附陰離子呈現負電，與帶負電的棉纖維間存在強大的靜電斥力，使得二氧化硅在織物表面的牢度較低，持久性差。

故需對納米二氧化硅表面進行陽離子改性，使其表面帶上正電，提高其與陽離子拒水劑乳液以及織物的相容性和親和力，抑制乳液破乳等現象，改善加工性能，增強織物疏水性能，同時可以不改變原有整理流程，實現織物的拒水整理，方便快捷。目前，常用的陽離子改性方法有，陽離子表面活性劑、聚合物物理吸附或偶聯劑改性法。陽離子表面活性劑乳化包裹納米二氧化硅法存在所采用表面活性劑與陽離子拒水劑的表面活性劑兼容性問題，同時二者的表面活性劑易發生彼此二次吸附及解吸附，影響乳液穩定性。聚合物物理吸附法包裹納米二氧化硅與陽離子拒水劑復配后，由于聚合物本身的化學結構的影響，拒水劑的陽離子表面活性劑存在再分配的問題，即部分轉移至包裹二氧化硅的聚合物上，從而影響拒水劑的穩定性。偶聯劑改性法如將含氯硅烷用長碳鏈叔胺進行季銨化，在硅球表面水解縮合制得表面陽離子化的納米二氧化硅，但這種形式的二氧化硅，表面疏水性碳鏈過長，親油性較強，加入拒水乳液中，長碳鏈會深入乳膠粒內，在乳膠粒之間形成交聯，影響原體系中乳膠粒的分散性。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種陽離子拒水劑復配用高分子刷接枝納米二氧化硅的制備及應用方法。通過硅烷偶聯劑修飾，并進一步接枝聚合，將親水性的叔胺陽離子單體接枝在二氧化硅表面，制備出高分子刷接枝二氧化硅顆粒，該顆粒由于表面接枝高分子刷，陽離子基團密度大，增大表面電位，提高了其在水中的分散性，不影響原有陽離子拒水劑乳液中的乳膠粒子，復配后體系穩定，整理織物后和顯著提高織物拒水效果。

本發明的制備方法包括以下步驟：

(1)利用硅源進行水解縮聚，制備納米二氧化硅；

(2)利用含碳碳雙鍵的硅烷偶聯劑改性步驟(1)所得的納米二氧化硅，制得表面含雙鍵的納米二氧化硅；

(3)利用含雙鍵的叔胺單體與步驟(2)所得的表面含雙鍵的納米二氧化硅進行聚合，在含雙鍵的二氧化硅的表面接枝叔胺高分子刷，形成叔胺高分子刷接枝納米二氧化硅；

(4)將叔胺高分子刷接枝納米二氧化硅與陽離子拒水劑混合復配，得到復配型拒水劑。

本發明的一種實施方式中，所述步驟(1)中的硅源為正硅酸四乙酯，