一种防水有机硅材料、制备方法及其应用与流程

本申请涉及高分子材料领域，具体地涉及一种防水有机硅材料、制备方法及其应用。

背景技术：

1、随着人们生活水平的提高，对纺织品的功能性要求出现多样化，防水处理后的纺织面料在吸水吸汗后，能够避免液体渗透到面料背面，从而影响穿着的舒适性，限制了衣物在雨天、暑天、高温、野外等特殊气候或特殊场景的应用。

2、在衣服需要具有防水功能时，需要利用防水整理剂预先处理织物。防水整理剂是纺织品领域一种常用的后整理助剂，主要用于雨伞、帐篷、户外运动服，就目前防水、防油整理剂的市场而言，应用较为广泛的为含氟类防水剂——包含c8防水剂和c6防水剂。含氟的防水剂在纺织品上应用的效果比较明显，且耐洗性较好，但成本偏高，且c8含氟防水剂产品都含有全氟辛烷磺酰基类化合物和全氟辛酸。然而全氟辛烷磺酰基类化合物和全氟辛酸性质非常稳定，降解困难、生物累积性高，具有一定的生物累积性，存在严重的生态问题，这一类防水剂已经被欧美和国内一些大型企业禁用。c6防水剂含有丙烯酸全氟己基乙基酯共聚物，其含氟链段同样存在降解困难、生物累积性高、对生态存在风险，这一类防水剂在未来几年也会逐步被禁用，选择无氟防水剂已经成为未来的一种趋势。

3、但是现在市面上的无氟防水剂防水、防油效果并不是很理想，且牢度差、纤维易滑移。所以开发新型防水、防油效果好，且牢度好的无氟防水剂产品显得尤为迫切。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种防水、防油效果好的无氟的防水有机硅材料。

2、本申请的另一个目的在于提供一种无氟的防水有机硅材料的制备方法，制备方法简单。

3、为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：提供一种防水有机硅材料，其结构通式为：

4、

5、其中m为a，b，c均为整数，且400≤a≤470，2≤b≤3，2≤c≤3。

6、本申请还提供一种防水有机硅材料的制备方法，包括以下制备步骤：s1：由四甲基环八硅氧烷、五甲基二硅氧烷和含氢硅油进行催化反应，除杂后得到中间体ⅰ；由所述中间体ⅰ、甲基烯丙酸缩水甘油酯，在溶剂、催化剂和惰性气体保护下反应，得到中间体ⅱ；s2：由双酚a环氧二丙烯酸酯和一甲胺反应，除杂后得到中间体ⅲ；s3：由所述中间体ⅱ和所述中间体ⅲ在溶液中反应，除杂后得到防水有机硅材料；所述中间体ⅰ的结构式包括：其中n，m，a，d均为整数，4≤m≤6，8≤n≤12，12≤d≤15，400≤a≤470；所述中间体ⅱ的结构式包括：其中m，a，b，c均为整数，4≤m≤6，400≤a≤470，2≤b≤3，2≤c≤3；所述中间体ⅲ的结构式包括：所述防水有机硅材料的结构式为：

7、

8、其中m为a，b，c均为整数，且400≤a≤470，2≤b≤3，2≤c≤3。

9、作为一种优选，所述含氢硅油的含氢量为0.3％～0.5％，所述含氢硅油为侧链含氢硅油。

10、作为另一种优选，所述一甲胺水溶液的浓度为40％。

11、作为另一种优选，制备所述中间体ⅰ的步骤具体为：3000～3500质量份所述四甲基环八硅氧烷、10～20质量份所述五甲基二硅氧烷和200～300质量份所述含氢硅油加入反应装置中，加入6～7质量份浓硫酸，升温至40～50℃，保温12～16h后，向生成物中加入13～16质量份碳酸氢钠将酸中和，产物过滤后得到所述中间体ⅰ。

12、作为另一种优选，制备所述中间体ⅱ的步骤具体为：3200～3800质量份所述中间体ⅰ和42～58质量份所述甲基烯丙酸缩水甘油酯加入到反应容器中，再向所述反应容器中加入2160～2570质量份所述溶剂和1～3质量份所述催化剂，在所述惰性气体保护下升温至80～82℃，保温反应6～10h，产物过滤后得到所述中间体ⅱ。

13、作为另一种优选，所述溶剂为异丙醇，所述催化剂为卡斯特催化剂。

14、作为另一种优选，制备所述中间体ⅲ的步骤具体为：300～400质量份所述双酚a环氧二丙烯酸酯和465～775质量份所述一甲胺水溶液加入至反应容器中，升温至55～65℃并保温6～8h，将产物中杂质脱除后，得到所述中间体ⅲ。

15、作为另一种优选，制备所述防水有机硅材料的步骤具体为：5400～4428质量份所述中间体ⅱ和107～150质量份所述中间体ⅲ加入反应容器中，再向所述反应容器内加入反应溶剂，升温至78～82℃并保温12～16h，将产物中杂质脱除后得到所述防水有机硅材料。

16、本申请还提供一种防水整理剂，包括以下质量份的原料制成：80～160份乳化剂、2～3份冰醋酸和500份溶液，还包括400～600份上述的防水有机硅材料，或者上述制备方法制得的所述防水有机硅材料。

17、与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

18、(1)本申请的防水有机硅材料中，引入双酚a丙烯酸酯结构，赋予织物优异的防水性能和防油性能；

19、(2)本申请的防水有机硅材料中，通过双酚a丙烯酸酯结构、甲基烯丙酸缩水甘油酯结构和硅氢键，三者协同增效，提升防水有机硅材料的成膜性，提升织物的防水防油效果；

20、(3)本申请的防水有机硅材料中，有机硅结构能够降低纤维表面和纤维之间的摩擦系数，从而降低了丙烯酸酯结构对织物舒适度的负面影响。

技术特征：

1.一种防水有机硅材料，其特征在于，其结构通式为：

2.一种防水有机硅材料的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：

3.如权利要求2所述的防水有机硅材料的制备方法，其特征在于，所述含氢硅油的含氢量为0.3％～0.5％，所述含氢硅油为侧链含氢硅油。

4.如权利要求2所述的防水有机硅材料的制备方法，其特征在于，所述一甲胺水溶液的浓度为40％。

5.如权利要求2所述的防水有机硅材料的制备方法，其特征在于，制备所述中间体ⅰ的步骤具体为：3000～3500质量份所述四甲基环八硅氧烷、10～20质量份所述五甲基二硅氧烷和200～300质量份所述含氢硅油加入反应装置中，加入6～7质量份浓硫酸，升温至40～50℃，保温12～16h后，向生成物中加入13～16质量份碳酸氢钠将酸中和，产物过滤后得到所述中间体ⅰ。

6.如权利要求2所述的防水有机硅材料的制备方法，其特征在于，制备所述中间体ⅱ的步骤具体为：3200～3800质量份所述中间体ⅰ和42～58质量份所述甲基烯丙酸缩水甘油酯加入到反应容器中，再向所述反应容器中加入2160～2570质量份所述溶剂和1～3质量份所述催化剂，在所述惰性气体保护下升温至80～82℃，保温反应6～10h，产物过滤后得到所述中间体ⅱ。

7.如权利要求6所述的防水有机硅材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂为异丙醇，所述催化剂为卡斯特催化剂。

8.如权利要求2所述的防水有机硅材料的制备方法，其特征在于，制备所述中间体ⅲ的步骤具体为：300～400质量份所述双酚a环氧二丙烯酸酯和465～775质量份所述一甲胺水溶液加入至反应容器中，升温至55～65℃并保温6～8h，将产物中杂质脱除后，得到所述中间体ⅲ。

9.如权利要求2所述的防水有机硅材料的制备方法，其特征在于，制备所述防水有机硅材料的步骤具体为：5400～4428质量份所述中间体ⅱ和107～150质量份所述中间体ⅲ加入反应容器中，再向所述反应容器内加入反应溶剂，升温至78～82℃并保温12～16h，将产物中杂质脱除后得到所述防水有机硅材料。

10.一种防水整理剂，其特征在于，包括以下质量份的原料制成：80～160份乳化剂、2～3份冰醋酸和500份溶液，

技术总结本申请公开了一种防水有机硅材料、制备方法及其应用，其中制备方法包括以下步骤：S1：由四甲基环八硅氧烷、五甲基二硅氧烷和含氢硅油进行催化反应，除杂后得到中间体Ⅰ；由中间体Ⅰ、甲基烯丙酸缩水甘油酯，在溶剂、催化剂和惰性气体保护下反应，得到中间体Ⅱ；S2：由双酚A环氧二丙烯酸酯和一甲胺反应，除杂后得到中间体Ⅲ；S3：由中间体Ⅱ和中间体Ⅲ在溶液中反应，除杂后得到防水有机硅材料。本申请的防水有机硅材料不含氟元素，应用在织物整理剂中能够实现防水防油的效果，并且不影响织物穿着的舒适性。技术研发人员：徐炜,杨振,皮碧荣,周峰,张瑞,李冰林,张铂昊受保护的技术使用者：宁波润禾高新材料科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13