一种基于聚醚硅油的涂料防水剂及其制备方法与流程

本发明属于有机硅，具体地，涉及一种基于聚醚硅油的涂料防水剂及其制备方法。

背景技术：

1、织物防水整理是赋予纺织品拒水、防污功能的重要后整理手段，广泛应用于户外服装、家用纺织品、产业用纺织品等领域。目前，织物防水整理剂主要分为氟系防水剂和非氟防水剂两大类。氟系防水剂（如含氟丙烯酸酯类聚合物）因具有极低的表面张力，能够赋予织物优异的拒水拒油性能，长期以来占据高端防水整理市场的主导地位。然而，含氟化合物存在潜在的生物累积性和环境持久性问题，其使用正受到越来越严格的法规限制。在此背景下，开发环境友好、性能优异的非氟防水剂成为纺织助剂领域的研究热点。

2、聚醚硅油是一类重要的非氟织物防水材料，在织物整理应用中，聚醚硅油能够显著改善织物的柔软性、滑爽性和抗静电性，同时赋予一定的拒水效果。然而，现有聚醚硅油基防水剂在实际应用中存在两个相互制约的技术难题，严重限制了其在高性能防水整理领域的推广应用。

3、其一，防水性能上限偏低。聚醚硅油分子结构中亲水性聚醚链段的存在，不可避免地降低了整理后织物的表面疏水能力。现有聚醚硅油基防水剂通常仅能满足防泼溅需求，难以达到耐久防水或耐静水压等高性能要求。

4、其二，防水耐水性能的提升与织物手感之间存在尖锐矛盾。为提升聚醚硅油基防水剂的防水效果和耐水洗性能，现有技术通常采取增加物理或者化学交联成膜能力的策略，促使防水剂在织物表面形成更为致密的交联网络。然而，过度交联会导致防水层刚性增大，使整理后的织物手感变得僵硬、粗糙，丧失聚醚硅油原本赋予的柔软、滑爽特性；反之，若为保持柔软手感而降低交联程度，则防水层致密性不足，耐水性能难以满足应用要求。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于聚醚硅油的涂料防水剂及其制备方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种基于聚醚硅油的涂料防水剂，具体包括如下重量份组分：

4、改性聚醚硅油35-42份，用于涂料防水剂的成膜材料；

5、乳化助剂2-5份，用于涂料防水剂的初始乳化形成细小乳滴；

6、水60-75份，用作水性分散介质；

7、ph调节剂若干，调节体系的ph为5-7。

8、所述改性聚醚硅油由如下步骤制得：

9、步骤a1：将双环氧封端聚醚、聚乙二醇长链烷基醚和二氧六环混溶，再加入三氟化硼乙醚并于氮气保护下升温至80-95℃反应8-12h，待反应结束后减压旋蒸回收溶剂二氧六环，得到烷基化聚醚基体。

10、进一步地，双环氧封端聚醚的环氧基含量和聚乙二醇长链烷基醚的摩尔比为1：1.1-1.2；聚乙二醇长链烷基醚端基的羟基对双环氧封端聚醚端基的环氧环进行开环，形成含羟基的聚醚-聚乙二醇-长链烷基嵌段化合物。

11、优选地，双环氧封端聚醚的平均分子量为200-500，聚乙二醇长链烷基醚的烷基链长度为c10-c20；该链规格匹配下得到的改性聚醚硅油保持良好的水分散性，同时成膜后形成良好的屏蔽耐水性。

12、步骤a2：将烷基化聚醚基体和无水四氢呋喃混溶，通入干燥氮气并于冰水浴中降温，缓慢加入甲基丙烯酰氯，之后撤去冰水浴并加入三乙胺继续反应4-6h，待反应结束后过滤脱除盐分，再旋蒸回收溶剂四氢呋喃，得到活化改性单体。

13、进一步地，烷基化聚醚基体的羟基含量和甲基丙烯酰氯的摩尔比为1：1，甲基丙烯酰氯的活性酰氯基团与烷基化聚醚基体分子中由环氧开环形成的羟基发生酯化反应，在烷基化聚醚基体分子中引入末端烯基。

14、步骤a3：将端含氢硅油、活化改性单体和甲苯预混，再加入氯铂酸-异丙醇溶液混匀，通入氮气保护并于90-100℃反应5-8h，待反应结束后减压旋蒸回收甲苯，冷却后用水混洗，离心分离水相后干燥，得到改性聚醚硅油。

15、进一步地，活化改性单体的烯基含量和端含氢硅油的硅氢含量摩尔比为1：1.2-1.4，氯铂酸-异丙醇溶液的铂含量为两者总量的10-15ppm；在铂催化剂作用下，活化改性单体分子中的末端烯基与端含氢硅油分子中的硅氢键发生硅氢加成反应，得到聚硅氧烷-聚醚嵌段共聚物。

16、优选地，端含氢硅油的平均分子量为500-1500，该硅氧烷链长度下聚合形成的聚醚硅油对织物的浸润吸附良好，与聚醚链段相匹配，分散性和成膜性稳定。

17、优选地，乳化助剂为非离子乳化剂，hlb值为6-8；与改性聚醚硅油相匹配，提供优异的初始乳化形成细小乳滴的作用。

18、一种基于聚醚硅油的涂料防水剂的制备方法，具体为：将改性聚醚硅油和乳化助剂预混，匀速加入水进行预乳化，完全加入后剪切乳化，最后加入ph调节剂调节ph值，得到聚醚硅油的涂料防水剂。

19、本发明的有益效果：

20、本发明采用一种聚醚和长链烷基共改性的硅油作为防水剂的成膜材料，该改性硅油的结构特征在于：主链为聚硅氧烷链段与聚醚链段交替排列的嵌段共聚物，在交替节点的侧链上依次连接有聚乙二醇链段和长链烷基链段，该结构形成水性体系分散-固化成膜构象转变机制，具体为：在水性涂料状态下，长链烷基链段与疏水的聚硅氧烷主链由于疏水相互作用而共同向内盘折蜷缩，而亲水的聚乙二醇链段和聚醚链段则向外伸展，赋予改性硅油良好的自乳化分散性能，使其能够在水性体系中稳定分散并充分被织物纤维吸附。在随后的干燥固化成膜过程中，随着水分的不断释放，改性硅油分子在织物表面逐渐铺展。在此过程中，聚乙二醇链段与主链聚醚链段因结构相似而具有优异的亲和性，两者发生选择性缠结，使得连接于聚乙二醇链段末端的长链烷基包裹于聚醚链段的外围，形成类似“保护盖”的拒水屏障。这一构象转变实现了对亲水性聚醚链段在原位成膜状态下的有效屏蔽，从而在不依赖强烈化学交联的前提下，赋予了防水层优异的耐水性能。

21、与现有技术相比，本发明具有以下显著优势。第一，本发明通过分子构象的智能转变来实现防水功能，而非依赖传统的交联成膜机制，因此防水层在固化后仍然保持良好的分子链柔顺性，整理后织物的手感与现有聚醚硅油整理产品相当，柔软、滑爽、丰满，避免了为提高耐水性而牺牲手感的“二选一”困境。第二，长链烷基“保护盖”对聚醚链段的有效屏蔽，使防水剂固化后形成稳定疏水表面，初始防水性能达到丙烯酸酯类无氟涂料型防水剂的水平，并且得益于对聚醚链段的防护，使得固化后具有良好的耐水性。第三，本发明防水剂为水性涂料防水剂，以水为分散介质，不含有机溶剂和氟系化合物，使用安全、环境友好，符合纺织助剂绿色化的发展方向。

1.一种基于聚醚硅油的涂料防水剂，其特征在于，包括如下重量份组分：改性聚醚硅油35-42份、乳化助剂2-5份、水60-75份和ph调节剂若干；

2.根据权利要求1所述的一种基于聚醚硅油的涂料防水剂，其特征在于，双环氧封端聚醚的环氧基含量和聚乙二醇长链烷基醚的摩尔比为1：1.1-1.2。

3.根据权利要求2所述的一种基于聚醚硅油的涂料防水剂，其特征在于，双环氧封端聚醚的平均分子量为200-500，聚乙二醇长链烷基醚的烷基链长度为c10-c20。

4.根据权利要求2所述的一种基于聚醚硅油的涂料防水剂，其特征在于，烷基化聚醚基体的羟基含量和甲基丙烯酰氯的摩尔比为1：1。

5.根据权利要求4所述的一种基于聚醚硅油的涂料防水剂，其特征在于，活化改性单体的烯基含量和端含氢硅油的硅氢含量摩尔比为1：1.2-1.4，氯铂酸-异丙醇溶液的铂含量为两者总量的10-15ppm。

6.根据权利要求5所述的一种基于聚醚硅油的涂料防水剂，其特征在于，端含氢硅油的平均分子量为500-1500。

7.根据权利要求6所述的一种基于聚醚硅油的涂料防水剂，其特征在于，乳化助剂为非离子乳化剂，hlb值为6-8。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于聚醚硅油的涂料防水剂的制备方法，其特征在于，具体为：将改性聚醚硅油和乳化助剂预混，匀速加入水进行预乳化，完全加入后剪切乳化，最后加入ph调节剂调节ph值，得到聚醚硅油的涂料防水剂。