一種季銨化聚醚溶液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
】
[0001]本發(fā)明屬于紡織品染色用品領(lǐng)域，涉及一種季銨化聚醚溶液，具體涉及一種季銨化聚醚溶液及其制備方法，其用于對纖維素纖維紡織品染色用的水溶性陰離子染料進(jìn)行非離子化或弱陽離子化改性。
【【背景技術(shù)】】
[0002]目前，各種水溶性陰離子染料被廣泛地用于纖維素纖維紡織品的染色。為克服陰離子染料分子與負(fù)電性的纖維素纖維之間的斥力，促使染料快速、大量地向纖維吸附，需使用高濃度的中性電解質(zhì)于染浴當(dāng)中。為解決或減少中性電解質(zhì)帶來的環(huán)境污染問題，常用多胺類化學(xué)品對纖維素纖維或?qū)﹃庪x子染料進(jìn)行陽離子化改性。其中，含胺聚醚是非常重要的一種纖維素纖維或陰離子染料的陽離子化改性劑。
[0003]目前含氨基聚醚的制備方法包括以下幾種:
[0004]1、端雙氨基聚醚的制備方法，它的原料包括聚醚二醇、液氨、催化劑、氫氣。
[0005]如張金龍所著“端氨基聚醚的合成”(《聚氨酯工業(yè)》2011年26卷第5期)公開的端氨基聚醚的制備方法，它的原料中:聚醚二醇為聚氧化丙烯二醇、液氨純度為99.8%,催化劑為自制的改性雷尼鎳催化劑、氫氣純度為99.9%。
[0006]該制備方法采用臨氫高壓催化氨化法合成端氨基聚醚，盡管反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較高，但反應(yīng)須要苛刻的高溫、高壓條件和高壓設(shè)備；同時(shí)，反應(yīng)時(shí)間長、工序復(fù)雜(需減壓蒸餾除雜)。此外，文獻(xiàn)中的產(chǎn)物為端伯胺聚醚結(jié)構(gòu)，陽離子性極弱。加之，文獻(xiàn)選用的聚氧化丙烯二醇不但親水性弱，其相對分子量也高達(dá)2000左右，因此并不適合用于對水溶性陰離子染料進(jìn)行陽離子化改性。
[0007]2、端雙氨基聚醚的制備方法，它的原料包括聚醚二醇、雙乙烯酮、雙胺化合物、催化劑。
[0008]如劉立峰、姜志國、周享近、趙春玉所著“新型端氨基聚醚的合成”(《北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)》2005年32卷第I期)公開的端氨基聚醚的制備方法，它的原料中:聚醚二醇為相對分子質(zhì)量為400或600的聚乙二醇、雙乙烯酮純度為98%、雙胺化合物為乙二胺或1-丁二胺或戊二胺、催化劑為98%的濃硫酸。
[0009]該制備方法采用氨基丁烯酸酯法合成端氨基聚醚，與高壓還原胺化技術(shù)相比，生產(chǎn)設(shè)備簡單、生產(chǎn)成本較低。然而，該制備方法所涉及的化學(xué)反應(yīng)對反應(yīng)條件和控制水平要求較高，涉及的副反應(yīng)較多、反應(yīng)周期長、產(chǎn)率較低。此外，文獻(xiàn)中的產(chǎn)物為端伯胺聚醚，陽離子性弱且親水性不高，因此并不適合用于對水溶性陰離子染料進(jìn)行陽離子化改性。
[0010]3、多氨基聚醚的制備方法，它的原料包括聚醚多元醇、環(huán)氧氯丙烷、氨水、催化劑。
[0011]如宋曉妮、汪猛、袁忠順、顧堯所著“新型多氨基聚醚的合成研宄”(《聚氨酯工業(yè)》2011年26卷第4期)公開的多氨基聚醚的制備方法，它的原料中:聚醚多元醇為相對分子質(zhì)量為2000左右的聚醚二醇或相對分子質(zhì)量為3000左右的聚醚三醇、環(huán)氧氯丙烷為分析純試劑、氨水為分析純試劑、催化劑為自制金屬氰化物。
[0012]該制備方法采用活性聚醚封端法合成多氨基聚醚，與傳統(tǒng)端氨基聚醚合成方法相比，該方法可根據(jù)需要接枝的氨基數(shù)進(jìn)行投料，可調(diào)節(jié)氨基官能度并可得到高官能度產(chǎn)品。然而，該制備方法步驟多、副反應(yīng)多、操作繁雜且具有一定的風(fēng)險(xiǎn)、反應(yīng)周期長。此外，文獻(xiàn)中的產(chǎn)物為伯胺基聚醚且多數(shù)氨基位于產(chǎn)物分子側(cè)鏈，不但分子量很大，其陽離子性也很弱、親水性不高，因此并不適合用于對水溶性陰離子染料進(jìn)行陽離子化改性。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0013]針對上述問題，本發(fā)明提供一種季銨化聚醚溶液及其制備方法，其中制備方法利用二異氰酸酯對羥基、氨基明確的反應(yīng)指向性，將氨基通過二異氰酸酯與聚醚相連接，使得整個(gè)反應(yīng)周期縮短，且無須高溫、高壓條件，易于實(shí)施和控制；通過該制備方法制得的季銨化聚醚溶液為多元嵌段結(jié)構(gòu)，具有分子結(jié)構(gòu)小、親水性強(qiáng)、陽離子性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可方便地用于水溶性陰離子染料的非離子化或弱陽離子化改性。
[0014]本發(fā)明提供一種季銨化聚醚溶液的制備方法，所述季銨化聚醚溶液由以下組分制作而成，包括:聚醚二醇、二異氰酸酯、催化劑、叔胺、季銨化試劑、稀釋劑、中和劑、水；
[0015]所述制備方法包括以下步驟:
[0016]SI脫水處理:聚醚二醇的脫水處理；
[0017]S2預(yù)聚反應(yīng):將上述脫水處理后的聚醚二醇與二異氰酸酯在催化劑的作用下進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)，制得二異氰酸酯與聚醚二醇的初聚體；
[0018]S3胺化反應(yīng):將叔胺加入上述初聚體中，使其進(jìn)行胺化反應(yīng)，制得胺化聚醚；
[0019]S4季銨化反應(yīng):將季銨化季銨化試劑加入胺化聚醚中，使其季銨化反應(yīng)，制得季銨化聚醚；
[0020]S5制備銨化聚醚溶液:將稀釋劑、中和劑、水依次加入上述季銨化聚醚中，制得季銨化聚醚溶液。
[0021]特別的，所述聚醚二醇、二異氰酸酯、叔胺、季銨化試劑的摩爾份數(shù)為:聚醚二醇I份、二異氰酸酯I份或1.5?2份、叔胺I?2份、季銨化試劑的摩爾份數(shù)為叔胺摩爾份數(shù)的50?100%，其中二異氰酸酯的摩爾份數(shù)為I時(shí)，叔胺的摩爾份數(shù)為1，二異氰酸酯的摩爾份數(shù)不為I時(shí)，叔胺的摩爾份數(shù)為2X ( 二異氰酸酯的摩爾份數(shù)-1);其中季銨化試劑的摩爾份數(shù)影響目標(biāo)產(chǎn)物一一季銨化聚醚溶液的合成，當(dāng)其摩爾份數(shù)超過叔胺摩爾份數(shù)的100%時(shí)，會造成反應(yīng)不完全；當(dāng)摩爾份數(shù)低于叔胺摩爾份數(shù)的50%時(shí)，會使季銨化聚醚溶液陽離子強(qiáng)度減弱，因此季銨化試劑的摩爾份數(shù)為叔胺摩爾份數(shù)的50?100%。
[0022]特別的，聚醚二醇的分子量會影響產(chǎn)物一一季銨化聚醚溶液的性能，當(dāng)其分子量小于200時(shí)，季銨化聚醚溶液的親水性較差，當(dāng)其分子量大于600時(shí)，季銨化聚醚溶液的分子量過大，達(dá)不到應(yīng)用性能要求；因此所述聚醚二醇為分子量為200?600的聚乙二醇；
[0023]所述二異氰酸酯為1，6-己二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯中的一種；
[0024]所述叔胺為N-苯基二乙醇胺、N- 丁基二乙醇胺、N-丙基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺中的一種；
[0025]所述季銨化試劑為氯化芐、碳酸二甲酯、硫酸二甲酯、溴丁烷、溴戊烷、溴己烷中的一種；
[0026]所述催化劑為辛酸亞錫或二月桂酸二丁基錫，催化劑的用量決定了反應(yīng)的速度及反應(yīng)的可控性，當(dāng)催化劑用量過少時(shí)，使反應(yīng)變慢，反應(yīng)時(shí)間較長；當(dāng)催化劑用量過多時(shí)，反應(yīng)速度太快，造成反應(yīng)體系粘度大，從而使反應(yīng)不易控制而導(dǎo)致合成失敗，因此所述催化劑的用量為聚醚二醇與二異氰酸酯總重量的0.02?0.05% ；
[0027]所述稀釋劑為丙酮、甲乙酮、異丙醇中的一種，稀釋劑不參與反應(yīng)，其是為了控制反應(yīng)體系的粘度維持在一個(gè)較低的范圍，以保證反應(yīng)的可控性，使反應(yīng)得以順利進(jìn)行下去，所述稀釋劑的用量為二異氰酸酯和聚醚二醇重量之和的40?50% ;
[0028]所述中和劑為甲酸或乙酸，中和劑的用量會影響產(chǎn)物一一季銨化聚醚溶液的性能，當(dāng)其用量低于叔胺重量的70%時(shí)，季銨化聚醚溶液不易乳化，當(dāng)其用量高于叔胺重量的100%,季銨化聚醚溶液pH過低，產(chǎn)物溶液體系不穩(wěn)定；因此所述中和劑用量為叔胺重量的70 ?100% ；
[0029]所述水的硬度< 10ppm CaO，于本發(fā)明中，水的硬度越小越好，當(dāng)其硬度為OppmCaO時(shí)最優(yōu)，同時(shí)，水的含量將影響目標(biāo)產(chǎn)物——季銨化聚醚溶液的固含量，當(dāng)季銨化聚醚溶液的固含量較高時(shí)，有利于季銨化聚醚溶液的儲運(yùn)，固含量較低時(shí)，季銨化聚醚溶液使用方便，從而提高其使用性能，因此所述水的用量為使銨化聚醚溶液的固含量為48?52%。
[0030]特別的，所述SI脫水處理具體按照以下步驟實(shí)施:
[0031]Sll將聚醚二醇放入反應(yīng)裝置；
[0032]S12將其加熱至80?100°C，在-0.100?-0.097MPa的真空度下處理60?90min。
[0033]特別的，所述S2預(yù)聚反應(yīng)具體按照以下步驟實(shí)施:
[0034]S21將步驟SI的反應(yīng)體系降溫至40?50°C ；
[0035]S22加入二異氰酸酯，在60?90 °C下，維持?jǐn)嚢?0?70min ；
[0036]S23加入催化劑，繼續(xù)保溫反應(yīng)20?40min，制得二異氰酸酯與聚醚二醇的初聚體。
[0037]特別的，所述S3胺化反應(yīng)具體按照以下步驟實(shí)施:
[0038]S31將步驟S2的反應(yīng)體系降溫至25?30°C ;
[0039]S32加入叔胺，在30?50°C的條件下維持?jǐn)嚢?0?40min，制得胺化聚醚。
[0040]特別的，所述S4季銨化反應(yīng)