1.本发明属于有机硅聚氨酯领域，具体涉及一种有机硅聚氨酯防水透湿涂层剂及其制备方法与整理工艺。


背景技术：

2.聚氨酯是指分子链中含有氨酯基(-nhcoo-)或异氰酸酯基(-nco)的一类高分子聚合物，其性能优越，具有低温稳定性好、耐摩擦、耐化学药品等优点，在纺织、建筑、国防等领域中得到了广泛的应用。随着人们环保意识的加强，水性聚氨酯逐步取代了传统溶剂型聚氨酯，具有柔韧性好、易改性、易加工等优势。但是由于亲水基团的引入，水性聚氨酯的耐水性差，整理到织物上手感变硬。羟基硅油中具有si-o链的独特化学结构，其表面能较低，作为改性剂使用时，与聚氨酯形成接枝共聚物，并在成膜过程中向表面富集，从而使得涂层表面能降低，疏水性增强，赋予整理后织物耐水、柔软等优良性能。将btca与部分液氨中和反应得到的羧酸铵盐与改性后的水性聚氨酯反应，制得有机硅类耐水压涂层剂。整理到织物上，在高温焙烘的条件下，涂层剂生成羧酸，水溶性下降，形成膜牢牢地固着在织物上，不仅赋予了织物柔软、耐摩、防皱等性能，还达到了耐水的功效。对水性聚氨酯进行羟基硅油改性和羧酸铵盐改性，使得水性聚氨酯兼备二者优点，达到环保、耐水压性能好、成膜性能好等目的。
3.目前市场上的一些有机硅类涂层剂下主要存在缺陷：第一，成膜性能、耐水性能欠佳，水洗后整理效果不明显。第二，一些有机硅聚氨酯涂层剂在整理轻薄织物后，导致织物的撕破强力下降，从而不具备使用价值。因此，开发一种操作简便，产品性能环保安全，使用性能优异的有机硅类聚氨酯无溶剂型涂层剂具有十分重大的意义。本发明将其应用于10d的锦纶基布同时可加工出舒适型、无溶剂的防钻绒防水透湿的羽绒面料。


技术实现要素：

4.发明目的：为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种有机硅聚氨酯防水透湿涂层剂及其制备方法与整理工艺，能提高织物撕破强力、耐水性能好并赋予织物柔软的手感。
5.技术方案：一种有机硅聚氨酯防水透湿涂层剂，所述的有机硅聚氨酯防水透湿涂层剂由以下组分按照质量份数组成：聚碳酸酯多元醇124-166份、羟基硅油6-8份、异佛尔酮二异氰酸酯15-20份、1,4-丁二醇1.5-2.5份、二丁基二月桂酸锡0.50-0.55份、1,2,3,4-丁烷四羧酸15-21份、氨水0.5-0.8份、去离子水80-100份。
6.作为优化：所述的聚碳酸酯多元醇提供了亲水性、无溶剂。
7.作为优化：所述的羟基硅油的分子量为3000。
8.一种有机硅聚氨酯防水透湿涂层剂的制备方法，包括如下步骤：
9.(1)羧酸铵盐的制备工序：
10.在反应釜中加入一定比例的1,2,3,4-丁烷四羧酸和液氨在常温下反应一定时间
后，制得羧酸铵盐，控制—cooh转化为—coonh4的比例，转化率为50％-60％；
11.(2)羧酸铵盐改性有机硅聚氨酯耐水压涂层剂的制备工序：
12.在装有温度计和回流装置的反应釜中加入脱水后的聚碳酸酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯，然后滴加羟基硅油、1,4-丁二醇，在n2的保护下，升温至一定温度，加催化剂二丁基二月桂酸锡，反应一定时间后，降至室温，再加入亚硫酸氢钠nahso3进行封端反应，最后加去离子水，高速搅拌乳化制得有机硅聚氨酯乳液，在一定温度下，再与上述制得的羧酸铵盐反应得到羧酸铵盐改性有机硅聚氨酯耐水压涂层剂。
13.作为优化：所述的羧酸铵盐的制备工序中，反应时间为30min。
14.作为优化：所述的羧酸铵盐改性有机硅聚氨酯耐水压涂层剂的制备工序中，在n2的保护下，升温的温度为75℃；加催化剂二丁基二月桂酸锡反应的时间为2-2.5h；封端反应的反应时间为40min。
15.一种有机硅聚氨酯防水透湿涂层剂的整理工艺，直接干法涂层：锦纶底布
→
涂刮
→
烘干成膜
→
焙烘定形
→
成品；其中，按处方取得一定比例的羧酸铵盐和有机硅聚氨酯乳液，按工艺条件整理布样，需配置如下的涂层浆：
16.羧酸铵盐改性有机硅聚氨酯耐水压涂层剂ssp
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90-100g/l；
17.低分子聚乙二醇
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1-2g/l；
18.防紫外整理剂uv-bs
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20-30g/l。
19.有益效果：本发明的具体优势如下：
20.(1)本发明制备的羧酸铵盐改性有机硅聚氨酯耐水压涂层剂具有成膜性好，稳定性好，耐水性好，粘附力强等特点，整理到织物上能提高织物的撕破强力，赋予织物柔软、耐磨、防皱等性能，且对织物白度不造成影响。同时制备工艺简便，反应条件温和。
21.(2)从产物的分子结构来看，羟基硅油与聚氨酯接枝共聚，赋予了一定的成膜耐水性和柔软性。btca和一定比例的液氨反应，生成羧酸铵盐，生成铵根，保留一部分羧基，再与改性后的聚氨酯反应，整理到织物上，在高温焙烘的条件下，铵根转变为氨气，生成了羧基，水溶性下降，形成牢固的膜附着在织物上，进一步提高耐水压性能。
具体实施方式
22.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例
24.本发明涉及一种羧酸铵盐改性有机硅聚氨酯防水透湿涂层剂的制备方法，该有机硅类涂层剂主要用于织物的后整理工艺，提高织物手感、撕破强力等性能。其中，水分散型pu含有较多的氨基甲酸酯基、脲基等内聚能很大的极性基团，在强静电作用下，便可产生较多的氢键，形成氢键交联(二级交联)，使得pu弹性体有很高的模量和抗张强度等物理机械性能。
25.所述的羧酸铵盐改性有机硅聚氨酯耐水压涂层剂由以下组分按照质量份数组成：
聚碳酸酯多元醇124-166份、羟基硅油6-8份、异佛尔酮二异氰酸酯15-20份、1,4-丁二醇1.5-2.5份、二丁基二月桂酸锡0.50-0.55份、1,2,3,4-丁烷四羧酸15-21份、氨水0.5-0.8份、去离子水80-100份。
26.其中，所述的聚碳酸酯多元醇提供了亲水性、无溶剂。所述的羟基硅油的分子量为3000。
27.本发明具体的制备方法，包括如下步骤：
28.(1)羧酸铵盐的制备工序：
29.在反应釜中加入一定比例的1,2,3,4-丁烷四羧酸和液氨在常温下反应一定时间后，制得羧酸铵盐，控制—cooh转化为—coonh4的比例，转化率为50％-60％。
30.(2)羧酸铵盐改性有机硅聚氨酯耐水压涂层剂的制备工序：
31.在装有温度计和回流装置的反应釜中加入脱水后的聚碳酸酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯，然后滴加羟基硅油、1,4-丁二醇，在n2的保护下，升温至一定温度，加催化剂二丁基二月桂酸锡，反应一定时间后，降温，再加入亚硫酸氢钠进行封端反应，最后加去离子水，高速搅拌乳化制得有机硅聚氨酯乳液，在一定温度下，再与上述制得的羧酸铵盐反应得到羧酸铵盐改性有机硅聚氨酯耐水压涂层剂ssp。
32.本发明在混入亲水性化合物聚碳酸酯二元醇、1,4-丁二醇、羧酸铵盐，成膜后，借助于亲水性基团与水汽分子的氢键作用，并通过大分子热运动将水蒸气分子自湿度大的一方传递到湿度小的一方释放，而达到透湿目的。亲水性基团成为传递水汽分子的“通道”或“阶梯”。同时体系中引入羟基硅油，改善了聚氨酯涂层剂手感偏硬的缺陷。
33.本发明的产品黏度适中为：22-25pa
·
s，无溶剂，如果涂层胶黏度太高，其流动性太差，会使布面出现涂层不匀的条纹，影响布面效果；如果涂层胶黏度太低，流动性太好，会大大增加涂层胶脱落的数量。
34.本发明具体的织物的后整理工艺如下：直接干法涂层：锦纶底布
→
涂刮
→
烘干成膜
→
焙烘定形
→
成品；其中，按处方取得一定比例的羧酸铵盐和有机硅聚氨酯乳液，按工艺条件整理布样，需配置如下的涂层浆：
35.羧酸铵盐改性有机硅聚氨酯耐水压涂层剂ssp
ꢀꢀꢀꢀ
90-100g/l；
36.低分子聚乙二醇
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1-2g/l；
37.防紫外整理剂uv-bs
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20-30g/l。
38.其中，低分子聚乙二醇有渗透作用，高温挥发，不影响防水性能，防止了布面残留的表面活性剂对防水性能的破坏。
39.防紫外整理剂uv-bs有优异的紫外线吸收效果，同时赋予织物良好的柔软性和抗静电性能等。
40.使用的10d锦纶的性能如下：低密织造、轻薄，具有弹性功能、保型性。
41.本发明的最终的产品性能如下：耐水压为1500mm，抗紫外性upf值为50+，手感为2-3级，不钻绒，透湿透气性：3.5g/(m2·
24h)。
42.具体实施例1
43.(1)羧酸铵盐的制备工序：
44.在反应釜中加入一定比例的1,2,3,4-丁烷四羧酸和液氨在常温下反应30min后脱水，制得羧酸铵盐。具体合成反应方程如下。
[0045][0046]
(2)有机硅聚氨酯涂层剂的制备工序：
[0047]
在装有温度计和回流装置的反应釜中加入脱水后的聚碳酸酯二元醇、异佛尔酮二异氰酸酯，然后滴加羟基硅油、1,4-丁二醇，在n2的保护下，升温至75℃，加催化剂二丁基二月桂酸锡，反应2-2.5h，降至室温，再加入nahso3封端反应40min，最后加去离子水，高速搅拌乳化制得有机硅聚氨酯涂层剂。具体合成反应方程如下。
[0048][0049]
羧酸铵盐和有机硅聚氨酯乳液在高温中的反应如下：
[0050]
[0051]
本发明制备的羧酸铵盐改性有机硅聚氨酯耐水压涂层剂具有成膜性好，稳定性好，耐水性好，粘附力强等特点，整理到织物上能提高织物的撕破强力，赋予织物柔软、耐磨、防皱等性能，且对织物白度不造成影响。同时制备工艺简便，反应条件温和。
[0052]
从产物的分子结构来看，羟基硅油与聚氨酯接枝共聚，赋予了一定的成膜耐水性和柔软性。btca和一定比例的液氨反应，生成羧酸铵盐，生成铵根，保留一部分羧基，再与改性后的聚氨酯反应，整理到织物上，在高温焙烘的条件下，铵根转变为氨气，生成了羧基，水溶性下降，形成牢固的膜附着在织物上，进一步提高耐水压性能。