新型整理剂的合成

第29卷第5期山酉化工Vol.29 No.52009年10月SHANXI CHEMICAL INDUSTRYOct.2009，科研与开发。新型整理剂的合成唐孝明(三明职业技术学院,福建三明365000)摘要:以环氧氯丙烷、八氟戊醇为原料,利用八氟戊氧基对环氧氯丙烷进行取代,合成了一种新型的拒水整理剂。配制了该拒水整理剂的水乳液,并应用于棉织物的拒水整理。研究了拒水整理剂的用量焙烘温度对拒水整理效果的影响。优化了拒水整理工艺:拒水整理剂25% (对浴比的百分比,简称owb) ,乳化剂25% (质量分数,简称owm) ,160 C焙烘。结果表明,用于棉织物整理时防水效果可达70分。.关键词:棉织物;拒水整理剂;织物改性;合成中图分类号:TS195.2文献标识码:A文章编号:1004-7050(2009 )05-0023-04数小等特点,可广泛应用于织物的改性和整理。引言本研究以含氟醇在- -定条件下和环氧氯丙烷发最初的含氟整理剂具有优良的防水、防油性能,生缩合反应,制备出一种新型含氟整理剂。此整理经过含氟整理剂处理后的织物,纤维表面被氟树脂剂中的多氟烷基可提供拒水性能,而其中的环氧基化,表面自由能相当低,极难被水润湿,这类织物一团在一-定条件下可开环,与被处理织物纤维表面的旦被污染,就很难洗除,即织物的去污性差。为了改活性基团发生化学键合。利用合成的环氧化合物上善这一性能,在后来的含氟整理剂中引人了改性基环氧基团和织物纤维发生链接,从而使得含氟整理团,如羟乙基、磺酰胺基等,或在聚合时加入改性共剂接枝于纤维表面,达到理想的拒水整理效果。聚单体。因上述亲水基团的引人,造成拒水、拒油基1实验部分团与亲水基团共存的局面。整理后的织物,在干态时,碳氢定向排列于纤维表面，体现防水、防油性能;1.1 材料与仪器在洗涤时,亲水性链段发挥亲水性,使织物具有润湿织物:(20 sx16 s)/(325 cmx152 cm)厚性,有利于去污"。棉布。含氟整理剂为低浓高效的织物防水、防油剂,因环氧氯丙烷, CP,上海试剂厂;八氟戊醇,上海其用量少,不影响织物的手感、透气性、透湿性以及嘉辰化工有限公司;氢氧化钠, AR,上海试剂总厂;染色色光等而越来越受到印染工作者的重视。另N-乙基-N_羟乙基全氟辛基磺酰胺,武汉长江化工外,由于含氟整理剂分子结构中氟原子具有强电负厂;Tween 80,HLB= 15,中国医药(集团)上海化学性,因此其F-C键几乎不能够被极化。含氟整理试剂公司。剂具有热稳定性和化学稳定性优良、毒性小摩擦系FM200型高剪切分散乳化机,上海弗鲁克流体机械制造有限公司;P-AO型立式轧车,台湾瑞比染色试中国煤化工式定型烘干机,台收稿日期:2009-06-13作者简介:唐孝明,男,1981年出生,2008年毕业于苏州大学,硕士学湾瑞YHCNMH G; 型拒水测试仪;位,助教,主要从事纺织化学与染整工程的教学及研究工作。5700型得止叶红个几仪,天國INICOLET公司。●24●山西化工2009年10月1.2新型整理剂的制备八氟戊醇H( CF2).CH2OH发生亲核取代反应,八氟1.2.1反应原理戊醇和环氧氯丙烷进行缩合反应制备含氟环氧化合环氧氯丙烷分子中活泼的C- -Cl键与亲核试剂物。反应式如式(1)。H(CF2),CH2- -0H + CICH,CH- -CH2-缴合反座。H(CF2).CH,0- CH_-CH- -CH21.2.2实验方法 .1.4织物整理工艺在装有电磁搅拌温度计、回流冷凝器和恒压加料将制备得到的含氟环氧化合物乳液应用于织物漏斗的1 L三口圆底烧瓶中,加入324.8g八氟戊醇整理。 整理工艺如下:二浸二轧[含氟环氧化合物(1.4 mol ,CgH,0F:)、142.5 g环氧氯丙烷(1.54 mol,整理剂25% (owb),复配乳化剂25% ( owm),轧余C,HzCI0)、20g四丁基澳化铵。开启搅拌,于室温率100%]-预烘(100 C,3 min)-焙烘(160 C,下慢速滴加含有61.6 g NaOH(1. 54 mol)的100 mL3 min)。水溶液。滴毕后,反应- -定时间。反应完成后,加入1.5 性能测试400 mL水，搅拌,静置,分出下层油层,用蒸馏水断裂强力根据GB/T 3923.1-1997测定;红外光(400 mL)水洗3次,使其接近中性,分出下层产物。谱在红外光谱仪上测定;白度在白度仪上测定。旋转蒸发去除溶剂,经后处理得到淡黄色液体产物。产率为88. 5%。2结果与讨论1.3新型整理剂的乳化方法根据实验要求,计算并称量含氟环氧化合物2.1新型 整理剂的红外光谱分析[2,3]25% (owb) ,并按含氟乳化剂Le-001 15% ( owm)、图1为含氟环氧化合物的红外光谱图。由图1Tween80 10% ( owm)的比例称量。在烧杯中将上述可知,在3 452.0 cm~'处出现了0- -H键伸缩振动的乳化剂按一定比例溶解在一-定浴 比的水中。在高剪吸收峰;在3 100 cm-' ~2 500 cm~出现了C-一H键切分散乳化机上以2 000 r/min高速搅拌5 min后,将弯曲振动的吸收谱带;1172 cm~'处为C- -0 -C键伸其提速至5 000 r/min,在高速乳化的同时逐滴滴入被缩振动的吸收峰,说明发生了缩合反应;1 130.4 cm~'乳化物含氟环氧化合物。滴加完毕后，继续乳化处出现了C- -F键伸缩振动的吸收峰;810.2 cm' ' 处30 min(转速10 000 r/min) ,得到稳定的乳白色液体。出现了环氧基团的特征吸收峰。013893.4902 935.91 628.0sh3452880[1 3s.53810.26o[1 1728504 00030002 0001000波数1 cm~'图1含氟环氧化合物红外光谱囝2.2新型整理剂的乳化剂配方选择乳泌中国煤化工实验7-10可以看第25页表1为乳液稳定性的实验结果。由表出,MHCNMHG刊Le-011用量并与1中实验1 ~6可以看出,随着含氟乳化剂Le-01l普通扎rCuwvi外书用谜失水山梨醇单油(N-乙基-N-=羟乙基全氟辛基磺酰胺)用量的增加，酸脂,HLB = 15)复配以后,乳液的稳定性得到了提2009年10月唐孝明,新型整理剂的合成高。这是由于混合乳化剂形成的复合膜具有相当高氟环氧化合物和纤维素大分子间的化学反应更加充的强度,不易破裂4。从实验7和9、8和10的对比分。但织物的白度会随着温度的升高而逐渐下降,低中可以看出,普通乳化剂Tween80用量- -定时 ,增加温时白度较好,高温时白度较差。特别是在170 C含氟乳化剂Le-01l用量,可以提高乳液的稳定性。时,白度下降较明显。这是因为,温度的升高会引起从实验7和8.9和10的对比中可看出,含氟乳化剂一 些化学键的断裂和氧化,导致织物变黄。综合考Le-01I用量--定时,增加普通乳化剂Tween80的用虑,焙烘温度选择160 C。量,乳液的稳定性也得以提高。不考虑工业实际生表3焙烘温度对棉织物拒水效果的影响产的需要,实验6~10的乳化配方均可满足实验需焙烘温度/C白度/%拒水效果/分要。综合考虑成本、乳液稳定性等因素,选择实验74084.555配方为含氟环氧化合物的乳化剂配方。5084.005C1乳液稳定性实验结果6083.807070. 207实验号乳化剂质量分数/%静置稳定性/h注:其他工艺条件同 1.4Le-011Tween80<12.4织物整理210<3利用制备的含氟环氧化合物乳液对棉织物进行15:6整理,主要考察织物整理前后的拒水性能。20<12参照GB4745-84<纺织织物表面抗湿性测试方25法》以ISO4920型淋雨性能测试仪测试织物的拒水30<24性能。具体方法为:将织物固定在直径为150 mm的环上,使织物成45°角倾斜,在离测试中心150 mm<36的上方沿织物经向喷淋250 mL蒸馏水,然后取下观1<48察织物并参考标准评分。拒水性能共分6级,分别以100分90分、80分、70分、50分和0分表示。其2.3整理工艺因素对拒水效果的影响中,100分表示表面无粘着的水珠或被润湿的现象;2.3.1含 氟环氧化合物整理剂用量90分表示表面有轻度无规则的粘着水珠或被润湿表2为含氟整理剂用量对拒水效果的影响。的现象;80分表示表面在喷着点处被润湿;70分表表2可以看出,随着含氟环氧化合物整理剂用量的示整个表面受到部分润湿;50分表示整个表面受到增加,棉织物的拒水效果增强,但是棉织物的白度有全部润湿;0分表示正反面全部润湿。所下降。综合考虑,含氟环氧化合物整理剂用量选对棉织物进行整理前后的性能数据见表4。用25% (owb)为宜。表4棉织物整理效果表2含氟环氧化合物整理剂用最对拒水效果的影响拒水效果/分强力/N增重率/%含氟环氧化合物整理剂用量/%拒水效果/分 白度/%未整理的织物930084.50含氟环氧化合物乳液整理8523.783.00由表4可知,经含氟环氧化合物整理剂整理后，80.00棉织物增重率明显提高,说明含氟环氧化合物整理剂乳液中的有效成分已与棉织物上的羟基发生反应71.00并附着于织物上。含氟环氧化合物中的环氧基可与注:其他工艺条件同 1.4,原棉布的白度为87.50%。纤维发生如式(2)反应:2.3.2焙烘温度- -CH2- CH- CH2 + HO-CellH"、焙烘的目的是使含氟环氧化合物和纤维素大分子之间通过化学反应形成稳定的化学健,以提高棉中国煤化工织物的拒水整理效果。表3为焙烘温度对棉织物拒MHCNMHGCell(2)水效果的影响。由表3可以看出,随着焙烘温度的、6升高,拒水效果增强。这是因为,温度的升高会使含由整理前棉织物的拒水效果0分到整理后棉织●26.山西化工2009年10月物的拒水效果70分,表明了整理后棉织物的拒水性25% (owm),轧余宰100%]一预烘(100 C，能得到了明显的提高。这是因为,含氟环氧化合物.3 min)-焙烘(160 C ,3 min)。分子结构中含有疏水性基团一CF2。4)含氟环氧化合物整理剂用于棉织物整理后,-方面可使棉织物得到增重,另一方面可使棉织物3结论的拒水性能得到提高。通过含氟环氧化合物整理剂1)八氟戊醇和环氧氯丙烷为原料,在- -定 条件整理后,棉织物的防水效果可达到70分。下通过缩合反应可制得含氟环氧化合物，并将其应参考文献:用于棉织物的拒水整理。2)制备含氟环氧化合物乳液时,选用含氟乳化[1] 王祥荣.纺织助剂化学[ M].北京:中国纺织出版社,剂Le-011 (质量分数为15%) 和普通乳化剂2005 :107-118 ,221-231.Tween80(质量分数为10%)的复配乳化剂,在含氟[2]唐恢同. 有机化合物的光谱鉴定[M].北京:北京大学出版社,992:103-188.环氧化合物为25% ( owb)时,可制得稳定性能良好[3]徐寿昌. 有机化学[M].北京:高等教育出版社, 193:的含氟环氧化合物拒水整理剂。88-94.3)将制备得到的含氟环氧化合物拒水整理剂[4] 沈钟,赵振国,王国庭.胶体与表面化学[M].第3应用于棉织物整理,得到了最优整理工艺:二浸二轧版.北京:化学工业出版社,2004 :487.[含氟环氧化合物整理剂25%(owb),复配乳化剂.Synthesis of a new finishing agent and its application in cotton fabricsTANG Xiao ming( Sanming Vocational & Technical College, Sanming Fujian 365000, China)Abstract:A new water repellency finishing agent was synthesized using epoxy chloropropane and octafuoropenol by tally subetutingreaction. The water-repellencey emulsion was prepared and was applied to the water-epellency finishing of cotton fabrics. The influenceof dosage of water-repellency agent and curing temperature on the elect of water-repellency finishing were studied. The optimized fin-ishing technics was obtained :25% of water repellencey agent, 25% of emulsifier, bading at 160 C. The result indicated that the fnish-ing was fulflled with water repelleney agent on cotton fabric and the water-repellent elet is about 70 points.Key words :cotton; water- repellency finishing agent; cotton modifer; synthesis《应用化工》2010年征订启事《应用化工》主要报道化工领域重大科研成果和技术应用成果、化工企业急需的易于工业化的成果及对生产具有普遍指导意义的技术改造成果。对具有国家部省级的自然科学基金资助项目、科技攻关项目相关论文优先报道。《应用化工》为中国科技核心期刊,中国科学引文数据库来源期刊,中国科技期刊精品数据库收录期刊,《美国化学文摘》(CA)千刊表收录期刊,俄罗斯《文摘杂志》(AJ)收录期刊。《应用化工)为月刊,大16开,160页,每册20.00元,全年240. 00元。中国标准刊号:SSN1671-3206,CN61-1370/TQ;广告经营许可证号:000000041 ;邮发代号:52-225 ,当地邮局均可订阅,亦可直接通过邮局或银行向杂志社订购。地址:西安市西延路61号《应用化工》 杂志社邮编:710054中国煤化工电话:(029)83188501 13363918323传真:(029)Http://www. zgyrhg. cnE-mail:yyhgJMYHCNMHG开户行:西安市工商行雁塔路支行帐户:陕西省石油化工研究设计院帐号30008820573