2.1甲基硅油與DC一5700反應
可通過平衡反應或縮聚反應把季銨基團引入聚硅氧烷鏈中。使用的甲基硅油可以是三甲硅基封端的聚二甲基硅氧烷、羥基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷醇封端的聚二甲基硅烷或直接用1)4代替甲基硅油。美國DowComing公司在這方面做了較多的研究工作,得到了許多產品據該公司專利報道j,303.2g端羥基二甲基硅油(甲基含量大于50%)與327.6g[Me(OMe)2SiCH2cu2cH2NMeC13H27jCl一在140cc~150℃下反應6l,得到琥珀色季銨鹽型有機磚聚合物,然后與MeSi(OMe)及錫的硫醇鹽(作為催化劑)配成整理劑.對織物的整理效果很好,尤其去污性更佳。湖南輕工所采用D4與DC一5700合成一種季銨鹽型有機硅聚合物,并制成微乳液,亦得到了抗菌性很好的織物整理劑.
2.2氨基硅油(硅烷)的季銨化
選用不同的季銨化試劑與氮基硅油(硅烷)中的氨基反應,得到不同季銨基團的硅油。SWSSiliconesCorp的Martin等人在專利中報道,fC8H17cH=CH一(CH2)7N(CH3)(cH2cH2OH)2IC1—320份,琥珀酸酐158.8份和甲苯925份,在85。(二反應10h。然后取此溶液343份,加入(EtO)1Si(Cn2)NH284份,回流攪拌2h,再于60℃下真去溶劑得黏稠液體,該產品在空氣濕度下會形成?·層玻璃狀薄膜,作為織物整琿劑具有優異的抗靜電效果。國內蔡翔等人用氨基硅油AV與烷基化試劑WL在80℃下反應4h,制得有機硅季銨鹽類抗菌整理劑,具有抗菌效果好、耐水洗、對皮膚無刺激、安全性高,對織物染色牢度及色澤無明顯影響。
2.3含氫硅油與親水性物質聚合后再進行季銨化
利用聚硅氧烷與親水性物質聚合后再進行季銨化,可得到聚硅氧烷季銨鹽。如以含氫硅油、丙烯醇、相對分子質量不同的不飽和聚醚、一氯醋酸、叔胺為原料通過催化氧化、酯化、季銨化可得到新的梳形結構的聚醚季銨化聚硅氧烷將其應用于二合一香波,既能溶于水又能與陰離子表面活性劑復配,成為洗發調理二合一香波的理想添加劑。以含氫硅油與縮水甘油烯丙醚反應,生成帶環氧基團的硅油,然后與二甲胺反應生成有機硅叔胺,再與氯甲烷在壓力下反應也可合成有機硅季銨鹽。例如,于500Ⅱ三頸瓶中加入570g環氧改性的硅烷及570g乙醇,加熱至80℃,2h內通入氣態二甲胺,溫度保持在75~80cC,得二烷胺基羥基硅烷,再通入102g氯甲烷,保持50~80℃反應2.5h,通N2幾分鐘后冷卻過濾得產品。1%該產品的溶液可使水的表面張力降低到0.026N/m。為了提高親水性,可以在有機硅季銨鹽大分子中引入氧乙烯醚親水基團,得到有機硅醚酯季銨鹽,或將有機硅醚先與二元酸酯化,得到側鏈端基為羧酸的聚硅氧烷醚酸,然后再與叔胺絡合即可.
3應用
有機硅季銨鹽除了賦予織物優異的抑菌抗菌性外,還能使織物具有抗污和防靜電等許多功能。
3.1抗菌整理
有機硅季銨鹽的抗菌性是它最突出的功能。實踐已充分證明,用它處理過的織物都具有明顯的抑菌效果。日本專利報道_7J,將二甲氧基硅基取代的異氰脲化合物與含有C加季銨基團的三甲氧基硅烷各2份,再加CH2El2194份配成整理劑,用來處理聚酯織物,100℃熱處理10min后可使織物具有優異的抗菌及耐洗性。除了用作織物抗菌柔軟整理外,還可用在其他材料表面上作抗菌處理。比如在木材、皮革、無紡布、聚氨酯、橡膠、人造纖維、合成纖維和各種硅酸鹽表面涂料中適當添加有機硅季銨鹽,可大大加強抗菌防霉效果。在皮革加脂劑、涂飾劑中加入有機硅氯化銨,除了增加柔軟性、結膜牢固性外,防霉效果尤其突出。
3.2抗污染處理
有機硅季銨鹽除了賦予織物優異的抑菌抗菌性外,還能使織物的抗污染性大大提高。DowComing公司曾作過試驗,使用按2.1所述方法制得的有機硅季錢鹽整理織物后,再用黃油、橄欖油、蛋黃醬和液體石蠟分別對處理后的織物污染,保持16h后洗滌,污垢的去除值分別為4,5,5,4.5(5表示全部去除)_9J。使用由DC一5700型制得的有機硅季銨鹽處理聚乙烯材質的魚網,大大提高了魚網在海水中防腐蝕、防海生物附著的性能。在船底的防蝕保護涂層中,加入一定量的有機硅季銨鹽,除了有緩蝕功能外,還可大大降低藻類和其他生物在船體上的附著,從而延長了船只的檢修保養周期。
3.3防靜電功能
季錢鹽的正電中心[N]處于分子外側,可以產生離子導電,賦予紡織品明顯的抗靜電效果。把含季銨羧酸鹽的聚硅氧烷配成5%的丙醇溶液,處理含濕量70%的聚酯纖維,然后在175oC烘干60s,可使纖維表面的電阻率降低4、5個數量級。
3.4增加表面活性
含有親水基如聚醚的有機硅季銨鹽,既溶于水又能與陰離子表面活性劑有很好的配伍性,可以有效增加材料的表面活性。其中脂肪胺帶來的脂肪族部分增加了產品在許多有機溶劑中的溶解性,使這種有機硅季銨鹽可以以純品、水溶液或有機溶劑溶液的形式使用,有效質量分數可從0.1%~25%。聚醚中不同含量的乙氧丙氧基使產品具有不同的水溶性和濁點,而濁點常在非離子表面活性劑中出現,尚未在季銨化合物中出現。因此使用此類季銨鹽可在濁點下處理織物,使有效成分最大量地直接沉積在織物表面上,從而減少了產品用量。
此外,有機硅季銨鹽還可提高織物抗撕裂及耐磨強度。
4結束語
織物的抗菌防臭和抑菌整理是21世紀4大功能性整理之一,美、英、日、法和瑞士等國都致力于這方面的研究,開發了一系列產品。國外甚至已經有了雙季銨鹽聚硅氧烷,而國內有機硅抗菌劑的研究尚處于起步階段,品種較少,耐洗性和抗菌效果與國外產品相比存在一定差距。國內研究的有機硅抗菌劑主要是類似于DC一5700的有機硅季銨鹽類。盡管DC一5700優異的抗菌性能是毋庸質疑的,但結構單一不能保證對任何菌類都有效。利用氨基硅油或含氫硅油制備有機硅季銨鹽,可以選用各種改性的產品作為季銨化的對象,品種較多,使用方便,可直接在乳液中進行反應,但產品的純化較困難,季銨化程度也不好控制,對應用有一定的影響。此外,分子結構對抗菌性及耐洗性的影響及其關系的理論研究還有待進一步深入。
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