一種季銨化聚醚溶液及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種用于對纖維素纖維紡織品染色用的水溶性陰離子染料進行非離子化或弱陽離子化改性的季銨化聚醚溶液及其制備方法。其中制備方法包括以下步驟：聚醚二醇脫水處理；將脫水處理后的聚醚二醇與二異氰酸酯在催化劑的催化作用下進行反應，制得二異氰酸酯與聚醚二醇的初聚體；將二異氰酸酯與聚醚二醇的初聚體和叔胺反應，制得胺化聚醚；將胺化聚醚與季銨化試劑反應，制得季銨化聚醚；將季銨化聚醚與稀釋劑、中和劑、水混合并分散，制得季銨化聚醚溶液。本發明專利技術制得的季銨化聚醚溶液對水溶性陰離子染料改性后，可使得水溶性陰離子染料對纖維素纖維染色的用鹽量減少30％以上，且染色織物的得色深度不降低。

【技術實現步驟摘要】
一種季銨化聚醚溶液及其制備方法
本專利技術屬于紡織品染色用品領域，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行非離子化或弱陽離子化改性。
技術介紹
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于染浴當中。為解決或減少中性電解質帶來的環境污染問題，常用多胺類化學品對纖維素纖維或對陰離子染料進行陽離子化改性。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。目前含氨基聚醚的制備方法包括以下幾種：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。如張金龍所著“端氨基聚醚的合成”(《聚氨酯工業》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％。該制備方法采用臨氫高壓催化氨化法合成端氨基聚醚，盡管反應轉化率較高，但反應須要苛刻的高溫、高壓條件和高壓設備；同時，反應時間長、工序復雜(需減壓蒸餾除雜)。此外，文獻中的產物為端伯胺聚醚結構，陽離子性極弱。加之，文獻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2000左右，因此并不適合用于對水溶性陰離子染料進行陽離子化改性。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。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”(《北京化工大學學報》2005年32卷第1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。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相比，生產設備簡單、生產成本較低。然而，該制備方法所涉及的化學反應對反應條件和控制水平要求較高，涉及的副反應較多、反應周期長、產率較低。此外，文獻中的產物為端伯胺聚醚，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行陽離子化改性。3、多氨基聚醚的制備方法，它的原料包括聚醚多元醇、環氧氯丙烷、氨水、催化劑。如宋曉妮、汪猛、袁忠順、顧堯所著“新型多氨基聚醚的合成研究”(《聚氨酯工業》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量為2000左右的聚醚二醇或相對分子質量為3000左右的聚醚三醇、環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。該制備方法采用活性聚醚封端法合成多氨基聚醚，與傳統端氨基聚醚合成方法相比，該方法可根據需要接枝的氨基數進行投料，可調節氨基官能度并可得到高官能度產品。然而，該制備方法步驟多、副反應多、操作繁雜且具有一定的風險、反應周期長。此外，文獻中的產物為伯胺基聚醚且多數氨基位于產物分子側鏈，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行陽離子化改性。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術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、氨基明確的反應指向性，將氨基通過二異氰酸酯與聚醚相連接，使得整個反應周期縮短，且無須高溫、高壓條件，易于實施和控制；通過該制備方法制得的季銨化聚醚溶液為多元嵌段結構，具有分子結構小、親水性強、陽離子性強的優點，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。本專利技術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；所述制備方法包括以下步驟：S1脫水處理：聚醚二醇的脫水處理；S2預聚反應：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行預聚反應，制得二異氰酸酯與聚醚二醇的初聚體；S3胺化反應：將叔胺加入上述初聚體中，使其進行胺化反應，制得胺化聚醚；S4季銨化反應：將季銨化季銨化試劑加入胺化聚醚中，使其季銨化反應，制得季銨化聚醚；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。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為：聚醚二醇1份、二異氰酸酯1份或1.5～2份、叔胺1～2份、季銨化試劑的摩爾份數為叔胺摩爾份數的50～100％，其中二異氰酸酯的摩爾份數為1時，叔胺的摩爾份數為1，二異氰酸酯的摩爾份數不為1時，叔胺的摩爾份數為2×(二異氰酸酯的摩爾份數-1)；其中季銨化試劑的摩爾份數影響目標產物——季銨化聚醚溶液的合成，當其摩爾份數超過叔胺摩爾份數的100％時，會造成反應不完全；當摩爾份數低于叔胺摩爾份數的50％時，會使季銨化聚醚溶液陽離子強度減弱，因此季銨化試劑的摩爾份數為叔胺摩爾份數的50～100％。特別的，聚醚二醇的分子量會影響產物——季銨化聚醚溶液的性能，當其分子量小于200時，季銨化聚醚溶液的親水性較差，當其分子量大于600時，季銨化聚醚溶液的分子量過大，達不到應用性能要求；因此所述聚醚二醇為分子量為200～600的聚乙二醇；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、二環己基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯中的一種；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；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；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的速度及反應的可控性，當催化劑用量過少時，使反應變慢，反應時間較長；當催化劑用量過多時，反應速度太快，造成反應體系粘度大，從而使反應不易控制而導致合成失敗，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％；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，其是為了控制反應體系的粘度維持在一個較低的范圍，以保證反應的可控性，使反應得以順利進行下去，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％；所述中和劑為甲酸或乙酸，中和劑的用量會影響產物——季銨化聚醚溶液的性能，當其用量低于叔胺重量的70％時，季銨化聚醚溶液不易乳化，當其用量高于叔胺重量的100％，季銨化聚醚溶液pH過低，產物溶液體系不穩定；因此所述中和劑用量為叔胺重量的70～100％；所述水的硬度＜100ppmCaO，于本專利技術中，水的硬度越小越好，當其硬度為0ppmCaO時最優，同時，水的含量將影響目標產物——季銨化聚醚溶液的固含量，當季銨化聚醚溶液的固含量較高時，有利于季銨化聚醚溶液的儲運，固含量較低時，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％。特別的，所述S1脫水處理具體按照以下步驟實施：S11將聚醚二醇放入反應裝置；S12將其加熱至80～100℃，在-0.100～-0.097MPa的真空度下處理60～90min。特別的，所述S2預聚反應具體按照以下步驟實施：S21將步驟S1的反應體本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種季銨化聚醚溶液的制備方法，其特征在于，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；所述制備方法包括以下步驟：S1脫水處理：聚醚二醇的脫水處理；S2預聚反應：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行預聚反應，制得二異氰酸酯與聚醚二醇的初聚體；S3胺化反應：將叔胺加入上述初聚體中，使其進行胺化反應，制得胺化聚醚；S4季銨化反應：將季銨化季銨化試劑加入胺化聚醚中，使其季銨化反應，制得季銨化聚醚；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。

【技術特征摘要】
1.一種季銨化聚醚溶液的制備方法，其特征在于，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；所述制備方法包括以下步驟：S1脫水處理：聚醚二醇的脫水處理；S2預聚反應：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行預聚反應，制得二異氰酸酯與聚醚二醇的初聚體；S3胺化反應：將叔胺加入上述初聚體中，使其進行胺化反應，制得胺化聚醚；S4季銨化反應：將季銨化季銨化試劑加入胺化聚醚中，使其季銨化反應，制得季銨化聚醚；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；所述聚醚二醇、二異氰酸酯、叔胺、季銨化試劑的摩爾份數為：聚醚二醇1份、二異氰酸酯1.5或2份、叔胺1～2份、季銨化試劑的摩爾份數為叔胺摩爾份數的50～100％，叔胺的摩爾份數為2×(二異氰酸酯的摩爾份數-1)；所述聚醚二醇為分子量為200～600的聚乙二醇。2.根據權利要求1所述的一種季銨化聚醚溶液的制備方法，其特征在于，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、二環己基甲烷二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯中的一種；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；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；所述催化劑為辛酸亞錫或二月桂酸二丁基錫，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％；所述稀釋劑為丙酮、甲乙酮、異丙醇中的一種，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％；所述中和劑為甲酸或乙酸，所述中和劑用量為叔胺重量的70～100％；所述水的硬度...

【專利技術屬性】
技術研發人員：權衡，萬龍，萬光鳳，劉俊琦，
申請(專利權)人：東莞寶麗美化工有限公司，陜西科技大學，
類型：發明
國別省市：廣東;44