本发明属于乳液领域，具体涉及一种长链烷基及两性离子共改性硅油抗菌乳液及其制备方法。
背景技术：
有机硅材料主要指含有聚硅氧烷(si-o-si)主链且硅原子直接与有机基团相连接的聚合物材料，它具有优异的润滑性、脱模性、憎水性、消泡性以及生理惰性等特点。有机硅乳液是指将硅油在强烈机械搅拌以及乳化剂作用下以细小微粒的形式分散于水中得到的稳定乳液，可作为纺织助剂赋予织物优良的柔顺性、抗静电、疏水、防皱、抗菌除臭等特点，是纺织加工中一类重要的助剂。
氨基硅油乳液是应用最为广泛的有机硅织物整理剂之一，处理后的织物具有优异的柔顺滑爽性、抗皱性以及抗静电，但是氨基的存在使得织物易变黄以及吸湿性较差等问题。针对以上问题，对氨基硅油的改性通常有聚醚改性、阳离子改性、烷基化改性等，改性后的硅油制备的乳液用于处理织物，一定程度上改善了产品泛黄或者吸湿性差的缺点，但是同时会使得硅油处理后的织物柔软性降低。此外常见的改性氨基硅油与聚丙烯类无纺布、熔喷布的相互作用力较弱，限制了有机硅材料的优异性能在口罩等医疗用品上的应用。
技术实现要素：
针对现有技术中的问题，本发明提供一种长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液及其制备方法，公开的长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液，提高了硅油与织物的相互作用力，增强了耐水性性，织物的手感、亲水性得到极大的提高，同时降低了织物的黄变程度，还赋予了织物抗病毒细菌吸附的特性。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液的制备方法，包括如下步骤：
(1)一端为长链烷烃另一端为叔胺的新型封头剂制备：在氮气保护下，将1,1,3,3-四甲基二硅氧烷降温至0-20℃，加入5-15ppm卡尔斯特催化剂，加入直链α烯烃，恒温反应0.5-3小时；加入烯丙基取代的哌嗪类化合物，继续反应0.5-3小时，然后升温至40-80℃反应0.5-3小时，再升温至80-110℃，真空脱除未反应低沸物，得到长链烷烃及氨基改性的新型封头剂；
(2)长链烷基以及叔胺基改性硅油的制备：将上述封头剂与八甲基环四硅氧烷按照摩尔比1：5-100混合均匀，升温至85-115℃，加入20-100ppm催化剂，恒温反应3-10小时，升温至150-180℃，真空条件下脱除低沸物，得到长链烷基及氨基改性硅油；
(3)长链烷基及两性离子共改性硅油的制备：在回流冷凝及氮气保护下，0、上述硅油与溶剂按质量比1:0.2-5混合，加热至25-75℃滴加两性离子化试剂；回流反应6-36小时，通过抽真空方式脱除溶剂及低沸物，即得到长链烷基及两性离子共改性硅油；
(4)长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液的制备：在25℃下，30-60质量份硅油与5-10质量份乳化剂通过高速机械搅拌混合，在1-2小时内逐滴加入25-65质量份水，乳化后得到稳定的硅油乳液。
优选地，步骤(1)所述的烯烃为含有6-18个碳原子的直链α烯烃；所述的烯丙基取代的哌嗪类化合物为1-烯丙基哌嗪、1-烯丙基-4-甲基哌嗪、1-烯丙基-4-乙基哌嗪、1-烯丙基-4-胺乙基哌嗪；所述的直链α烯烃与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的摩尔比为0.1-1.1:1；所述的烯丙基取代的哌嗪类化合物与1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的摩尔比为1-1.2：1。
优选地，步骤(2)中所述的催化剂为四甲基氢氧化铵碱胶。
优选地，步骤(3)中所述的溶剂为异丙醇、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺其中的一种或者两种混合溶剂；所述的两性离子化试剂为1,3-丙磺酸内酯与1,4-丁磺酸内酯，所述两性离子化试剂与硅油的质量比为0.05-0.5:1。
优选地，步骤(4)中所述的乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚aeo-3、aeo-7中的一种或者两者混合物；步骤(4)中所述机械搅拌速率为1000-3000转/分钟。
所述长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液在织物处理剂中的应用。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
本发明的制备的乳液中，长链烷基的引入实现改性硅油增强对聚烯烃等疏水材料的相容性；两性离子的引入增强了改性硅油亲水性、抗黄变、吸湿性的功能，同时还具有抗菌能力，所制备的乳液更加稳定。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明的一个具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1：
一种长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液及其制备方法，具体制备方法如下：
(1)一端为长链烷烃另一端为叔胺的新型封头剂制备：在氮气保护下，将268g1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入容积为1l且装配有温度计、回流冷凝管、搅拌装置的反应器中，降温至0℃，加入15ppm卡尔斯特催化剂，以5g/min的速率加入100.8g正辛烯，恒温反应3小时；继续以5g/min的速率加入154g1-甲基4-烯丙基哌嗪，继续反应3小时，然后升温至40℃反应3小时，再升温至80℃，抽真空抽出低沸物，得到长链烷基及氨基改性封头剂。
(2)长链烷基以及叔胺基改性硅油的制备：将上述38.7g(0.1mol)封头剂与2960g(10mol)八甲基环四硅氧烷混合均匀，升温至115℃，加入50ppm四甲基氢氧化铵碱胶，恒温反应3小时，升温至180℃，真空条件下脱除低沸物，得到长链烷基及氨基改性硅油；
(3)长链烷基及两性离子共改性硅油的制备：在回流冷凝及氮气保护下，将152g上述硅油与760g异丙醇混合，加热至75℃，1g/min的速率滴加7.6g1,3-丙磺酸内酯，回流反应4小时，通过抽真空方式除去溶剂及低沸物，即得到长链烷基及两性离子共改性硅油，粘度为1250cst。
(4)长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液的制备：在25℃下，30g上述硅油与5g乳化剂aeo-3通过高速机械搅拌混合，搅拌速度3000r/分钟，在2小时内逐滴加入65g水，乳化后得到稳定的硅油乳液。
实施例2：
一种长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液及其制备方法，具体制备方法如下：
(1)一端为长链烷烃另一端为叔胺的新型封头剂制备：在氮气保护下，将201g1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入容积为1l且装配有温度计、回流冷凝管、搅拌装置的反应器中，降温至10℃，加入10ppm卡尔斯特催化剂，以5g/min的速率加入138.6g正十二烯，恒温反应2小时；继续以5g/min的速率加入94.5g1-烯丙基哌嗪，继续反应2小时，然后升温至60℃反应1小时，再升温至110℃，抽真空抽出低沸物，得到长链烷基及氨基改性封头剂；
(2)长链烷基以及叔胺基改性硅油的制备：将上述42.8g(0.1mol)封头剂与148g(0.5mol)八甲基环四硅氧烷混合均匀，升温至85℃，加入50ppm四甲基氢氧化铵碱胶，恒温反应20小时，升温至150℃，真空条件下脱除低沸物，得到长链烷基及氨基改性硅油；
(3)长链烷基及两性离子共改性硅油的制备：在回流冷凝及氮气保护下，将190g上述硅油与38g异丙醇混合，加热至25℃，5g/min的速率滴加95g1,3-丙磺酸内酯，回流反应36小时，通过抽真空方式除去溶剂及低沸物，即得到长链烷基及两性离子共改性硅油，粘度为25cst。
(4)长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液的制备：在25℃下，60g上述硅油与10g乳化剂aeo-7通过高速机械搅拌混合，搅拌速度1000r/分钟，在1小时内逐滴加入30g水，乳化后得到稳定的硅油乳液。
实施例3：
一种长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液及其制备方法，具体制备方法如下：
(1)一端为长链烷烃另一端为叔胺的新型封头剂制备：在氮气保护下，将134g1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入容积为1l且装配有温度计、回流冷凝管、搅拌装置的反应器中，保温至20℃，加入5ppm卡尔斯特催化剂，以5g/min的速率加入252g1-十八烯，恒温反应0.5小时；继续以5g/min的速率加入169.4g1-烯丙基-4-乙基哌嗪，继续反应0.5小时，然后升温至80℃反应0.5小时，再升温至110℃，抽真空抽出低沸物，得到长链烷基及氨基改性封头剂；
(2)长链烷基以及叔胺基改性硅油的制备：将上述55.5g(0.1mol)封头剂与1480g(5mol)八甲基环四硅氧烷混合均匀，升温至100℃，加入50ppm四甲基氢氧化铵碱胶，恒温反应8小时，升温至150℃，真空条件下脱除低沸物，得到长链烷基及氨基改性硅油；
(3)长链烷基及两性离子共改性硅油的制备：在回流冷凝及氮气保护下，将200g上述硅油与400g异丙醇/乙腈(4:1，w/w)混合，加热至50℃，5g/min的速率滴加20g1,3-丙磺酸内酯，回流反应10小时，通过抽真空方式除去溶剂及低沸物，即得到长链烷基及两性离子共改性硅油，粘度为580cst。
(4)长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液的制备：在25℃下，50g上述硅油与8g乳化剂aeo-3/aeo-7(1：1)通过高速机械搅拌混合，搅拌速度2000r/分钟，在1小时内逐滴加入42g水，乳化后得到稳定的硅油乳液。
实施例4：
一种长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液及其制备方法，具体制备方法如下：
(1)一端为长链烷烃另一端为叔胺的新型封头剂制备：在氮气保护下，将134g1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入容积为1l且装配有温度计、回流冷凝管、搅拌装置的反应器中，保温至5℃，加入10ppm卡尔斯特催化剂，以5g/min的速率加入196g1-十四烯，恒温反应2小时；继续以5g/min的速率加入202.8g1-烯丙基-4-胺乙基哌嗪，继续反应2小时，然后升温至60℃反应2小时，再升温至100℃，抽真空抽出低沸物，得到长链烷基及氨基改性封头剂；
(2)长链烷基以及叔胺基改性硅油的制备：将上述49.9g(0.1mol)封头剂与1184g(4mol)八甲基环四硅氧烷混合均匀，升温至110℃，加入50ppm四甲基氢氧化铵碱胶，恒温反应6小时，升温至150℃，真空条件下脱除低沸物，得到长链烷基及氨基改性硅油；
(3)长链烷基及两性离子共改性硅油的制备：在回流冷凝及氮气保护下，将200g上述硅油与300g异丙醇/n,n-二甲基甲酰胺(4:1，w/w)混合，加热至45℃，5g/min的速率滴加25g1,3-丙磺酸内酯，回流反应12小时，通过抽真空方式除去溶剂及低沸物，即得到长链烷基及两性离子共改性硅油，粘度为495cst。
(4)长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液的制备：在25℃下，45g上述硅油与7g乳化剂aeo-3/aeo-7(1：1)通过高速机械搅拌混合，搅拌速度2000r/分钟，在1小时内逐滴加入48g水，乳化后得到稳定的硅油乳液。
实施例5：
一种长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液及其制备方法，具体制备方法如下：
(1)一端为长链烷烃另一端为叔胺的新型封头剂制备：在氮气保护下，将160.8g1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入容积为1l且装配有温度计、回流冷凝管、搅拌装置的反应器中，保温至5℃，加入10ppm卡尔斯特催化剂，以5g/min的速率加入201.61-十二烯，恒温反应2小时；继续以5g/min的速率加入221.8g1-烯丙基-4-乙基哌嗪，继续反应2小时，然后升温至55℃反应2小时，再升温至100℃，抽真空抽出低沸物，得到长链烷基及氨基改性封头剂；
(2)长链烷基以及叔胺基改性硅油的制备：将上述45.6g(0.1mol)封头剂与888g(3mol)八甲基环四硅氧烷混合均匀，升温至110℃，加入50ppm四甲基氢氧化铵碱胶，恒温反应6小时，升温至150℃，真空条件下脱除低沸物，得到长链烷基及氨基改性硅油；
(3)长链烷基及两性离子共改性硅油的制备：在回流冷凝及氮气保护下，将250g上述硅油与360g异丙醇混合，加热至50℃，5g/min的速率滴加50g1,4-丙磺酸内酯，回流反应12小时，通过抽真空方式除去溶剂及低沸物，即得到长链烷基及两性离子共改性硅油，粘度为365cst。
(4)长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液的制备：在25℃下，50g上述硅油与8g乳化剂aeo-3/aeo-7(2：1)通过高速机械搅拌混合，搅拌速度1500r/分钟，在1小时内逐滴加入42g水，乳化后得到稳定的硅油乳液。
实施例6：
一种长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液及其制备方法，具体制备方法如下：
(1)一端为长链烷烃另一端为叔胺的新型封头剂制备：在氮气保护下，将234.5g1,1,3,3-四甲基二硅氧烷加入容积为1l且装配有温度计、回流冷凝管、搅拌装置的反应器中，保温至10℃，加入10ppm卡尔斯特催化剂，以5g/min的速率加入147g正己烯，恒温反应2小时；继续以5g/min的速率加入260g1-烯丙基哌嗪，继续反应2小时，然后升温至50℃反应3小时，再升温至100℃，抽真空抽出低沸物，得到长链烷基及氨基改性封头剂；
(2)长链烷基以及叔胺基改性硅油的制备：将上述34.4g(0.1mol)封头剂与592g(2mol)八甲基环四硅氧烷混合均匀，升温至110℃，加入50ppm四甲基氢氧化铵碱胶，恒温反应6小时，升温至150℃，真空条件下脱除低沸物，得到长链烷基及氨基改性硅油；
(3)长链烷基及两性离子共改性硅油的制备：在回流冷凝及氮气保护下，将200g上述硅油与200g异丙醇混合，加热至60℃，5g/min的速率滴加60g1,4-丙磺酸内酯，回流反应10小时，通过抽真空方式除去溶剂及低沸物，即得到长链烷基及两性离子共改性硅油，粘度为115cst。
(4)长链烷基及两性离子共改性抗菌型硅油乳液的制备：在25℃下，60g上述硅油与10g乳化剂aeo-3/aeo-7(1：2)通过高速机械搅拌混合，搅拌速度1000r/分钟，在1小时内逐滴加入30g水，乳化后得到稳定的硅油乳液。
将实施例1-6所制备的乳液具有优异的稳定性，用于处理聚丙烯无纺布，处理后的织物有良好的抗黄变性，提高织物的手感，同时有长久的抗菌性。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。