專利名稱：一種玻璃纖維用柔軟劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻纖制造技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種玻璃纖維用柔軟劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
玻璃纖維浸潤劑是用于玻璃纖維表面涂覆的一種表面處理劑，對玻璃纖維的制造至關(guān)重要，決定了纖維的作業(yè)性能和纖維在復(fù)合材料中的表現(xiàn)。浸潤劑是由粘結(jié)劑、成膜齊U、潤滑劑、柔軟劑、平滑劑及增強劑等形成的多組分水溶液或乳液，能有效潤滑玻璃纖維表面，使玻璃纖維光滑、柔軟、耐磨，并賦予后期復(fù)合材料卓越的性能。作為浸潤劑的重要組分，柔軟劑是一類能改變纖維的靜摩擦系數(shù)和動摩擦系數(shù)的化學(xué)物質(zhì)，按離子性分為陽離子型、非離子型、陰離子型和兩性季銨鹽型等四類柔軟劑。烷基咪唑啉季銨鹽具有優(yōu)良的抗靜電性、柔軟織物和高效的潤滑性，且具有無毒、高生物降解，更為重要的是，其對皮膚和眼睛無刺激性，從而被用作玻璃纖維生產(chǎn)中的柔軟劑。在玻璃纖維生產(chǎn)過程中，烷基咪唑啉季銨鹽具有柔軟織物的作用，同時具有良好的潤滑性用于減少摩擦阻力和降低毛羽量，良好的抗靜電性則降低了玻璃纖維對空氣中固體物質(zhì)的吸附量，最終提高了玻璃纖維產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，柔軟劑的制備方法被廣泛報道，例如，相關(guān)文獻報道了一種柔軟劑的制備方法，該方法采用硬脂酸、二乙烯三胺、環(huán)氧氯丙烷和冰醋酸作為原料合成烷基咪唑啉季銨鹽，合成工藝如下將硬脂酸和二乙烯三胺混合反應(yīng)4 6小時，然后加入環(huán)氧氯丙烷進行酰氯反應(yīng)，加入冰醋酸進行季銨化反應(yīng)，最后加入80 100°C的熱水。但是，該方法中環(huán)氧氯丙烷與冰醋酸進行季銨化反應(yīng)時會產(chǎn)生HCl氣體，從而容易腐蝕金屬設(shè)備，而且必須盡可能的排出HCl氣體以保證季銨化反應(yīng)的進行，導(dǎo)致未能排出的HCl氣體溶于水中，使得成品酸值增大，影響柔軟劑的質(zhì)量。另外，現(xiàn)有技術(shù)還報道了以下柔軟劑的制備方法采用56% 84%的脂酸、 14% 觀％的四乙烯五胺和3 % 17 %的冰醋酸為原料，合成淡黃色或棕黃色的片狀固體，合成工藝如下首先投入硬脂酸，加熱熔化，然后在20min內(nèi)滴加完四乙烯五胺，后升溫至130 140°C反應(yīng)2h左右，降溫至102°C附近加入冰醋酸，攪拌反應(yīng)約30min，降溫出料。 但是，由于該方法的酰胺化反應(yīng)溫度較低，從而分子內(nèi)幾乎不發(fā)生脫水環(huán)化生成烷基咪唑啉的反應(yīng)，導(dǎo)致該方法制備的柔軟劑的柔軟性和潤滑性較差。并且，由于缺乏氮氣的保護， 四乙烯五胺在高溫下容易被氧氣氧化，使得制備的柔軟劑顏色較深，從而影響玻璃纖維的品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種玻璃纖維用柔軟劑及其制備方法，該方法制備的柔軟劑具有良好的柔軟性和潤滑性。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種玻璃纖維用柔軟劑的制備方法，包括以
3下步驟步驟a)在氮氣保護下，將40 60重量份的硬脂酸與20 40重量份的四乙烯五胺在140 165°C下進行酰胺化反應(yīng)；步驟b)將所述步驟a)的反應(yīng)產(chǎn)物升溫至180 210°C進行環(huán)化反應(yīng)，降溫至60 70 0C ；步驟C)向所述步驟b)的反應(yīng)產(chǎn)物中加入5 10重量份的第一冰醋酸，在145 150°C進行酰胺化反應(yīng)，得到烷基咪唑啉中間體；步驟d)將所述烷基咪唑啉中間體降溫至40 60°C后加入10 25重量份的第二冰醋酸進行季銨化反應(yīng)，得到烷基咪唑啉季銨鹽。優(yōu)選的，還包括硬脂酸的預(yù)處理步驟，具體為將硬脂酸升溫至70 80°C，然后在氮氣保護下升溫至100 120°C。優(yōu)選的，還包括步驟e)將所述烷基咪唑啉季銨鹽與60 80°C的水混合，在70 85°C下溶解1 3小時，調(diào)節(jié)烷基咪唑啉季銨鹽的質(zhì)量濃度為20 35%。優(yōu)選的，所述步驟a)的酰胺化反應(yīng)時間為1. 5 5小時。優(yōu)選的，所述步驟b)的環(huán)化反應(yīng)時間為1 3小時。優(yōu)選的，所述步驟c)的酰胺化反應(yīng)時間為1. 5 3小時。優(yōu)選的，所述步驟d)的季銨化反應(yīng)時間為1 3小時。優(yōu)選的，所述硬脂酸、四乙烯五胺、第一冰醋酸和第二冰醋酸的重量比為(40 52) (30 40) (5 10) (15 25)。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種上述制備方法制備的玻璃纖維用柔軟劑。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種烷基咪唑啉中間體的制備方法，包括以下步驟步驟a)在氮氣保護下，將40 60重量份的硬脂酸與20 40重量份的四乙烯五胺在140 165°C下進行酰胺化反應(yīng)；步驟b)將所述步驟a)的反應(yīng)產(chǎn)物升溫至180 210°C進行環(huán)化反應(yīng)，降溫至60 70 0C ；步驟c)向所述步驟b)的反應(yīng)產(chǎn)物中加入5 10重量份的第一冰醋酸，在145 150°C進行酰胺化反應(yīng)，得到烷基咪唑啉中間體。本發(fā)明提供一種烷基咪唑啉中間體的制備方法，將硬脂酸與四乙烯五胺進行酰胺化反應(yīng)生成酰胺，酰胺經(jīng)過分子內(nèi)脫水環(huán)化生成烷基咪唑啉，該烷基咪唑啉與第一冰醋酸再次進行酰胺化反應(yīng)生成烷基咪唑啉中間體。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過控制環(huán)化反應(yīng)的反應(yīng)溫度，使硬脂酸與四乙烯五胺酰胺化反應(yīng)生成的酰胺在較高的溫度下發(fā)生了環(huán)化反應(yīng)，從而得到烷基咪唑啉中間體。本發(fā)明制備的烷基咪唑啉中間體是制備具有良好的柔軟性和潤滑性的玻璃纖維用柔軟劑的必要原料。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種玻璃纖維用柔軟劑的制備方法，將硬脂酸與四乙烯五胺進行酰胺化反應(yīng)生成酰胺，酰胺經(jīng)過分子內(nèi)脫水環(huán)化生成烷基咪唑啉，該烷基咪唑啉與第一冰醋酸再次進行酰胺化反應(yīng)生成烷基咪唑啉中間體，然后將中間體與冰醋酸進行季銨化反應(yīng)，生成烷基咪唑啉季銨鹽即玻璃纖維用柔軟劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過控制環(huán)化反應(yīng)的反應(yīng)溫度，使硬脂酸與四乙烯五胺酰胺化反應(yīng)生成的酰胺在較高的溫度下發(fā)生了環(huán)化反應(yīng)，從而形成烷基咪唑啉季銨鹽。本發(fā)明制備的烷基咪唑啉季銨鹽即玻璃纖維用柔軟劑具有良好的柔軟性和潤滑性，從而在玻璃纖維生產(chǎn)過程中具有柔軟織物的作用，同時其具有良好的潤滑性減少了摩擦阻力，良好的抗靜電性則降低了玻璃纖維對空氣中固體物質(zhì)的吸附量，從而提高了玻璃纖維產(chǎn)品的品質(zhì)。
具體實施例方式下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。本發(fā)明公開了一種玻璃纖維用柔軟劑的制備方法，包括以下步驟步驟a)在氮氣保護下，將40 60重量份的硬脂酸與20 40重量份的四乙烯五胺在140 165°C下進行酰胺化反應(yīng)；步驟b)將所述步驟a)的反應(yīng)產(chǎn)物升溫至180 210°C進行環(huán)化反應(yīng)，降溫至60 70 0C ；步驟c)向所述步驟b)的反應(yīng)產(chǎn)物中加入5 10重量份的第一冰醋酸，在145 150°C進行酰胺化反應(yīng)，得到烷基咪唑啉中間體；步驟d)將所述烷基咪唑啉中間體降溫至40 60°C后加入10 25重量份的第二冰醋酸進行季銨化反應(yīng)，得到烷基咪唑啉季銨鹽。在上述制備過程中，本發(fā)明將硬脂酸與四乙烯五胺進行酰胺化反應(yīng)生成酰胺，酰胺經(jīng)過分子內(nèi)脫水環(huán)化生成烷基咪唑啉，該烷基咪唑啉與第一冰醋酸再次進行酰胺化反應(yīng)生成烷基咪唑啉中間體，然后將中間體與冰醋酸進行季銨化反應(yīng)，生成烷基咪唑啉季銨鹽即玻璃纖維用柔軟劑。本發(fā)明還包括硬脂酸的預(yù)處理步驟，具體為將硬脂酸升溫至70 80°C，然后在氮氣保護下升溫至100 120°C。通過將硬脂酸升溫至70 80°C，使硬脂酸完全熔化。將所述硬脂酸進行預(yù)處理后，將40 60重量份的硬脂酸與20 40重量份的四乙烯五胺在140 165°C下進行分子間脫水縮合，發(fā)生酰胺化反應(yīng)。在步驟a)中，所述酰胺化反應(yīng)在氮氣保護下進行，避免了反應(yīng)原料四乙烯五胺在加熱條件下被氧氣氧化，從而避免了制備的柔軟劑呈較深的顏色。所述步驟a)的酰胺化反應(yīng)溫度優(yōu)選為145 165°C，更優(yōu)選為150 165°C，更優(yōu)選為160°C;所述酰胺化反應(yīng)時間優(yōu)選為1. 5 5小時，更優(yōu)選為 2 5小時，更優(yōu)選為3 5小時。所述步驟a)的反應(yīng)式如下
H2N-CH2CH2NH弋CH2CH2NH片CH2CH2NH2 + C17H33COOH 酰胺化
C17H33CONH一CH2CH2NH 如 H2CH2NH 矢 CH2CH2NH2酰胺化反應(yīng)完成后，將所述步驟a)的反應(yīng)產(chǎn)物升溫至180 210°C進行分子內(nèi)脫水環(huán)化反應(yīng)，其中，反應(yīng)溫度是該步驟的關(guān)鍵因素之一。該步驟通過控制環(huán)化反應(yīng)的反應(yīng)溫度，使步驟a)的反應(yīng)產(chǎn)物在較高的溫度下發(fā)生了環(huán)化反應(yīng)。所述環(huán)化反應(yīng)的溫度優(yōu)選為180 210°C，更優(yōu)選為190 210°C，更優(yōu)選為195 205°C ；所述環(huán)化反應(yīng)的時間優(yōu)選為 1 3小時，更優(yōu)選為1. 5 3小時，更優(yōu)選為2 3小時。所述步驟b)的反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1.一種玻璃纖維用柔軟劑的制備方法，包括以下步驟步驟a)在氮氣保護下，將40 60重量份的硬脂酸與20 40重量份的四乙烯五胺在 140 165 °C下進行酰胺化反應(yīng)；步驟b)將所述步驟a)的反應(yīng)產(chǎn)物升溫至180 210°C進行環(huán)化反應(yīng)，降溫至60 70 0C ；步驟c)向所述步驟b)的反應(yīng)產(chǎn)物中加入5 10重量份的第一冰醋酸，在145 150°C 進行酰胺化反應(yīng)，得到烷基咪唑啉中間體；步驟d)將所述烷基咪唑啉中間體降溫至40 60°C后加入10 25重量份的第二冰醋酸進行季銨化反應(yīng)，得到烷基咪唑啉季銨鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括硬脂酸的預(yù)處理步驟，具體為將硬脂酸升溫至70 80°C，然后在氮氣保護下升溫至100 120°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，還包括步驟e)將所述烷基咪唑啉季銨鹽與60 80°C的水混合，在70 85°C下溶解1 3 小時，調(diào)節(jié)烷基咪唑啉季銨鹽的質(zhì)量濃度為20 35%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟a)的酰胺化反應(yīng)時間為 1. 5 5小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟b)的環(huán)化反應(yīng)時間為1 3小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟c)的酰胺化反應(yīng)時間為 1. 5 3小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟d)的季銨化反應(yīng)時間為 1 3小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述硬脂酸、四乙烯五胺、第一冰醋酸和第二冰醋酸的重量比為GO 52) (30 40) (5 10) (15 25)。
9.一種權(quán)利要求1 8任意一項制備方法制備的玻璃纖維用柔軟劑。
10.一種烷基咪唑啉中間體的制備方法，包括以下步驟步驟a)在氮氣保護下，將40 60重量份的硬脂酸與20 40重量份的四乙烯五胺在 140 165 °C下進行酰胺化反應(yīng)；步驟b)將所述步驟a)的反應(yīng)產(chǎn)物升溫至180 210°C進行環(huán)化反應(yīng)，降溫至60 70 0C ；步驟c)向所述步驟b)的反應(yīng)產(chǎn)物中加入5 10重量份的第一冰醋酸，在145 150°C 進行酰胺化反應(yīng)，得到烷基咪唑啉中間體。
全文摘要
本發(fā)明公開了供一種烷基咪唑啉中間體的制備方法以及玻璃纖維用柔軟劑及其制備方法，該由如下方法制備將硬脂酸與四乙烯五胺進行酰胺化反應(yīng)生成酰胺，酰胺經(jīng)過分子內(nèi)脫水環(huán)化生成烷基咪唑啉，該烷基咪唑啉與第一冰醋酸再次進行酰胺化反應(yīng)生成烷基咪唑啉中間體，然后將中間體與冰醋酸進行季銨化反應(yīng)，生成烷基咪唑啉季銨鹽即玻璃纖維用柔軟劑。本發(fā)明通過控制環(huán)化反應(yīng)的反應(yīng)溫度，使硬脂酸與四乙烯五胺酰胺化反應(yīng)生成的酰胺在較高的溫度下發(fā)生了環(huán)化反應(yīng)，形成烷基咪唑啉季銨鹽。本發(fā)明制備的烷基咪唑啉季銨鹽即玻璃纖維用柔軟劑具有良好的柔軟性和潤滑性，從而在玻璃纖維生產(chǎn)過程中具有柔軟織物的作用和良好的潤滑性，提高了玻璃纖維產(chǎn)品的品質(zhì)。
文檔編號C03C25/24GK102532028SQ20111044491
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者崔華鋒, 楊順, 王樂, 龍浩 申請人:重慶國際復(fù)合材料有限公司