新型整理劑的合成

第29卷第5期山酉化工Vol.29 No.52009年10月SHANXI CHEMICAL INDUSTRYOct.2009，科研與開(kāi)發(fā)。新型整理劑的合成唐孝明(三明職業(yè)技術(shù)學(xué)院,福建三明365000)摘要:以環(huán)氧氯丙烷、八氟戊醇為原料,利用八氟戊氧基對環(huán)氧氯丙烷進(jìn)行取代,合成了一種新型的拒水整理劑。配制了該拒水整理劑的水乳液,并應用于棉織物的拒水整理。研究了拒水整理劑的用量焙烘溫度對拒水整理效果的影響。優(yōu)化了拒水整理工藝:拒水整理劑25% (對浴比的百分比,簡(jiǎn)稱(chēng)owb) ,乳化劑25% (質(zhì)量分數,簡(jiǎn)稱(chēng)owm) ,160 C焙烘。結果表明,用于棉織物整理時(shí)防水效果可達70分。.關(guān)鍵詞:棉織物;拒水整理劑;織物改性;合成中圖分類(lèi)號:TS195.2文獻標識碼:A文章編號:1004-7050(2009 )05-0023-04數小等特點(diǎn),可廣泛應用于織物的改性和整理。引言本研究以含氟醇在- -定條件下和環(huán)氧氯丙烷發(fā)最初的含氟整理劑具有優(yōu)良的防水、防油性能,生縮合反應,制備出一種新型含氟整理劑。此整理經(jīng)過(guò)含氟整理劑處理后的織物,纖維表面被氟樹(shù)脂劑中的多氟烷基可提供拒水性能,而其中的環(huán)氧基化,表面自由能相當低,極難被水潤濕,這類(lèi)織物一團在一-定條件下可開(kāi)環(huán),與被處理織物纖維表面的旦被污染,就很難洗除,即織物的去污性差。為了改活性基團發(fā)生化學(xué)鍵合。利用合成的環(huán)氧化合物上善這一性能,在后來(lái)的含氟整理劑中引人了改性基環(huán)氧基團和織物纖維發(fā)生鏈接,從而使得含氟整理團,如羥乙基、磺酰胺基等,或在聚合時(shí)加入改性共劑接枝于纖維表面,達到理想的拒水整理效果。聚單體。因上述親水基團的引人,造成拒水、拒油基1實(shí)驗部分團與親水基團共存的局面。整理后的織物,在干態(tài)時(shí),碳氫定向排列于纖維表面，體現防水、防油性能;1.1 材料與儀器在洗滌時(shí),親水性鏈段發(fā)揮親水性,使織物具有潤濕織物:(20 sx16 s)/(325 cmx152 cm)厚性,有利于去污"。棉布。含氟整理劑為低濃高效的織物防水、防油劑,因環(huán)氧氯丙烷, CP,上海試劑廠(chǎng);八氟戊醇,上海其用量少,不影響織物的手感、透氣性、透濕性以及嘉辰化工有限公司;氫氧化鈉, AR,上海試劑總廠(chǎng);染色色光等而越來(lái)越受到印染工作者的重視。另N-乙基-N_羥乙基全氟辛基磺酰胺,武漢長(cháng)江化工外,由于含氟整理劑分子結構中氟原子具有強電負廠(chǎng);Tween 80,HLB= 15,中國醫藥(集團)上?；瘜W(xué)性,因此其F-C鍵幾乎不能夠被極化。含氟整理試劑公司。劑具有熱穩定性和化學(xué)穩定性?xún)?yōu)良、毒性小摩擦系FM200型高剪切分散乳化機,上海弗魯克流體機械制造有限公司;P-AO型立式軋車(chē),臺灣瑞比染色試中國煤化工式定型烘干機,臺收稿日期:2009-06-13作者簡(jiǎn)介:唐孝明,男,1981年出生,2008年畢業(yè)于蘇州大學(xué),碩士學(xué)灣瑞YHCNMH G; 型拒水測試儀;位,助教,主要從事紡織化學(xué)與染整工程的教學(xué)及研究工作。5700型得止葉紅個(gè)幾儀,天國INICOLET公司?！?4●山西化工2009年10月1.2新型整理劑的制備八氟戊醇H( CF2).CH2OH發(fā)生親核取代反應,八氟1.2.1反應原理戊醇和環(huán)氧氯丙烷進(jìn)行縮合反應制備含氟環(huán)氧化合環(huán)氧氯丙烷分子中活潑的C- -Cl鍵與親核試劑物。反應式如式(1)。H(CF2),CH2- -0H + CICH,CH- -CH2-繳合反座。H(CF2).CH,0- CH_-CH- -CH21.2.2實(shí)驗方法 .1.4織物整理工藝在裝有電磁攪拌溫度計、回流冷凝器和恒壓加料將制備得到的含氟環(huán)氧化合物乳液應用于織物漏斗的1 L三口圓底燒瓶中,加入324.8g八氟戊醇整理。 整理工藝如下:二浸二軋[含氟環(huán)氧化合物(1.4 mol ,CgH,0F:)、142.5 g環(huán)氧氯丙烷(1.54 mol,整理劑25% (owb),復配乳化劑25% ( owm),軋余C,HzCI0)、20g四丁基澳化銨。開(kāi)啟攪拌,于室溫率100%]-預烘(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。滴畢后,反應- -定時(shí)間。反應完成后,加入1.5 性能測試400 mL水，攪拌,靜置,分出下層油層,用蒸餾水斷裂強力根據GB/T 3923.1-1997測定;紅外光(400 mL)水洗3次,使其接近中性,分出下層產(chǎn)物。譜在紅外光譜儀上測定;白度在白度儀上測定。旋轉蒸發(fā)去除溶劑,經(jīng)后處理得到淡黃色液體產(chǎn)物。產(chǎn)率為88. 5%。2結果與討論1.3新型整理劑的乳化方法根據實(shí)驗要求,計算并稱(chēng)量含氟環(huán)氧化合物2.1新型 整理劑的紅外光譜分析[2,3]25% (owb) ,并按含氟乳化劑Le-001 15% ( owm)、圖1為含氟環(huán)氧化合物的紅外光譜圖。由圖1Tween80 10% ( owm)的比例稱(chēng)量。在燒杯中將上述可知,在3 452.0 cm~'處出現了0- -H鍵伸縮振動(dòng)的乳化劑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~出現了C-一H鍵切分散乳化機上以2 000 r/min高速攪拌5 min后,將彎曲振動(dòng)的吸收譜帶;1172 cm~'處為C- -0 -C鍵伸其提速至5 000 r/min,在高速乳化的同時(shí)逐滴滴入被縮振動(dòng)的吸收峰,說(shuō)明發(fā)生了縮合反應;1 130.4 cm~'乳化物含氟環(huán)氧化合物。滴加完畢后，繼續乳化處出現了C- -F鍵伸縮振動(dòng)的吸收峰;810.2 cm' ' 處30 min(轉速10 000 r/min) ,得到穩定的乳白色液體。出現了環(huán)氧基團的特征吸收峰。013893.4902 935.91 628.0sh3452880[1 3s.53810.26o[1 1728504 00030002 0001000波數1 cm~'圖1含氟環(huán)氧化合物紅外光譜囝2.2新型整理劑的乳化劑配方選擇乳泌中國煤化工實(shí)驗7-10可以看第25頁(yè)表1為乳液穩定性的實(shí)驗結果。由表出,MHCNMHG刊Le-011用量并與1中實(shí)驗1 ~6可以看出,隨著(zhù)含氟乳化劑Le-01l普通扎rCuwvi外書(shū)用謎失水山梨醇單油(N-乙基-N-=羥乙基全氟辛基磺酰胺)用量的增加，酸脂,HLB = 15)復配以后,乳液的穩定性得到了提2009年10月唐孝明,新型整理劑的合成高。這是由于混合乳化劑形成的復合膜具有相當高氟環(huán)氧化合物和纖維素大分子間的化學(xué)反應更加充的強度,不易破裂4。從實(shí)驗7和9、8和10的對比分。但織物的白度會(huì )隨著(zhù)溫度的升高而逐漸下降,低中可以看出,普通乳化劑Tween80用量- -定時(shí) ,增加溫時(shí)白度較好,高溫時(shí)白度較差。特別是在170 C含氟乳化劑Le-01l用量,可以提高乳液的穩定性。時(shí),白度下降較明顯。這是因為,溫度的升高會(huì )引起從實(shí)驗7和8.9和10的對比中可看出,含氟乳化劑一 些化學(xué)鍵的斷裂和氧化,導致織物變黃。綜合考Le-01I用量--定時(shí),增加普通乳化劑Tween80的用慮,焙烘溫度選擇160 C。量,乳液的穩定性也得以提高。不考慮工業(yè)實(shí)際生表3焙烘溫度對棉織物拒水效果的影響產(chǎn)的需要,實(shí)驗6~10的乳化配方均可滿(mǎn)足實(shí)驗需焙烘溫度/C白度/%拒水效果/分要。綜合考慮成本、乳液穩定性等因素,選擇實(shí)驗74084.555配方為含氟環(huán)氧化合物的乳化劑配方。5084.005C1乳液穩定性實(shí)驗結果6083.807070. 207實(shí)驗號乳化劑質(zhì)量分數/%靜置穩定性/h注:其他工藝條件同 1.4Le-011Tween80<12.4織物整理210<3利用制備的含氟環(huán)氧化合物乳液對棉織物進(jìn)行15:6整理,主要考察織物整理前后的拒水性能。20<12參照GB4745-84<紡織織物表面抗濕性測試方25法》以ISO4920型淋雨性能測試儀測試織物的拒水30<24性能。具體方法為:將織物固定在直徑為150 mm的環(huán)上,使織物成45°角傾斜,在離測試中心150 mm<36的上方沿織物經(jīng)向噴淋250 mL蒸餾水,然后取下觀(guān)1<48察織物并參考標準評分。拒水性能共分6級,分別以100分90分、80分、70分、50分和0分表示。其2.3整理工藝因素對拒水效果的影響中,100分表示表面無(wú)粘著(zhù)的水珠或被潤濕的現象;2.3.1含 氟環(huán)氧化合物整理劑用量90分表示表面有輕度無(wú)規則的粘著(zhù)水珠或被潤濕表2為含氟整理劑用量對拒水效果的影響。的現象;80分表示表面在噴著(zhù)點(diǎn)處被潤濕;70分表表2可以看出,隨著(zhù)含氟環(huán)氧化合物整理劑用量的示整個(gè)表面受到部分潤濕;50分表示整個(gè)表面受到增加,棉織物的拒水效果增強,但是棉織物的白度有全部潤濕;0分表示正反面全部潤濕。所下降。綜合考慮,含氟環(huán)氧化合物整理劑用量選對棉織物進(jìn)行整理前后的性能數據見(jiàn)表4。用25% (owb)為宜。表4棉織物整理效果表2含氟環(huán)氧化合物整理劑用最對拒水效果的影響拒水效果/分強力/N增重率/%含氟環(huán)氧化合物整理劑用量/%拒水效果/分 白度/%未整理的織物930084.50含氟環(huán)氧化合物乳液整理8523.783.00由表4可知,經(jīng)含氟環(huán)氧化合物整理劑整理后，80.00棉織物增重率明顯提高,說(shuō)明含氟環(huán)氧化合物整理劑乳液中的有效成分已與棉織物上的羥基發(fā)生反應71.00并附著(zhù)于織物上。含氟環(huán)氧化合物中的環(huán)氧基可與注:其他工藝條件同 1.4,原棉布的白度為87.50%。纖維發(fā)生如式(2)反應:2.3.2焙烘溫度- -CH2- CH- CH2 + HO-CellH"、焙烘的目的是使含氟環(huán)氧化合物和纖維素大分子之間通過(guò)化學(xué)反應形成穩定的化學(xué)健,以提高棉中國煤化工織物的拒水整理效果。表3為焙烘溫度對棉織物拒MHCNMHGCell(2)水效果的影響。由表3可以看出,隨著(zhù)焙烘溫度的、6升高,拒水效果增強。這是因為,溫度的升高會(huì )使含由整理前棉織物的拒水效果0分到整理后棉織●26.山西化工2009年10月物的拒水效果70分,表明了整理后棉織物的拒水性25% (owm),軋余宰100%]一預烘(100 C，能得到了明顯的提高。這是因為,含氟環(huán)氧化合物.3 min)-焙烘(160 C ,3 min)。分子結構中含有疏水性基團一CF2。4)含氟環(huán)氧化合物整理劑用于棉織物整理后,-方面可使棉織物得到增重,另一方面可使棉織物3結論的拒水性能得到提高。通過(guò)含氟環(huán)氧化合物整理劑1)八氟戊醇和環(huán)氧氯丙烷為原料,在- -定 條件整理后,棉織物的防水效果可達到70分。下通過(guò)縮合反應可制得含氟環(huán)氧化合物，并將其應參考文獻:用于棉織物的拒水整理。2)制備含氟環(huán)氧化合物乳液時(shí),選用含氟乳化[1] 王祥榮.紡織助劑化學(xué)[ M].北京:中國紡織出版社,劑Le-011 (質(zhì)量分數為15%) 和普通乳化劑2005 :107-118 ,221-231.Tween80(質(zhì)量分數為10%)的復配乳化劑,在含氟[2]唐恢同. 有機化合物的光譜鑒定[M].北京:北京大學(xué)出版社,992:103-188.環(huán)氧化合物為25% ( owb)時(shí),可制得穩定性能良好[3]徐壽昌. 有機化學(xué)[M].北京:高等教育出版社, 193:的含氟環(huán)氧化合物拒水整理劑。88-94.3)將制備得到的含氟環(huán)氧化合物拒水整理劑[4] 沈鐘,趙振國,王國庭.膠體與表面化學(xué)[M].第3應用于棉織物整理,得到了最優(yōu)整理工藝:二浸二軋版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004 :487.[含氟環(huán)氧化合物整理劑25%(owb),復配乳化劑.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《應用化工》2010年征訂啟事《應用化工》主要報道化工領(lǐng)域重大科研成果和技術(shù)應用成果、化工企業(yè)急需的易于工業(yè)化的成果及對生產(chǎn)具有普遍指導意義的技術(shù)改造成果。對具有國家部省級的自然科學(xué)基金資助項目、科技攻關(guān)項目相關(guān)論文優(yōu)先報道?！稇没ぁ窞橹袊萍己诵钠诳?中國科學(xué)引文數據庫來(lái)源期刊,中國科技期刊精品數據庫收錄期刊,《美國化學(xué)文摘》(CA)千刊表收錄期刊,俄羅斯《文摘雜志》(AJ)收錄期刊?！稇没?為月刊,大16開(kāi),160頁(yè),每?jì)?0.00元,全年240. 00元。中國標準刊號:SSN1671-3206,CN61-1370/TQ;廣告經(jīng)營(yíng)許可證號:000000041 ;郵發(fā)代號:52-225 ,當地郵局均可訂閱,亦可直接通過(guò)郵局或銀行向雜志社訂購。地址:西安市西延路61號《應用化工》 雜志社郵編:710054中國煤化工電話(huà):(029)83188501 13363918323傳真:(029)Http://www. zgyrhg. cnE-mail:yyhgJMYHCNMHG開(kāi)戶(hù)行:西安市工商行雁塔路支行帳戶(hù):陜西省石油化工研究設計院帳號30008820573