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水性聚氨酯改性及其在织物涂层上的应用

作　者: 谢维斌
导　师: 陈国强
学　校: 苏州大学
专　业: 纺织化学与染整工程
关键词: 水性聚氨酯丙烯酸甲酯丙烯酸轻乙酯改性涂层
分类号: TS195
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

本文以甲苯-2，4二异氰酸酯(TDI)与聚醚醇(E220／E210)为原料，二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水性单体合成预聚体，并在合成过程中分别加入丙烯酸甲酯或丙烯酸羟乙酯或两者的混合体合成了水性聚氨酯(PU)。对合成产物形成膜的红外光谱(FTIR)、热分析(DSC)、X-射线衍射、强力伸长率及乳液粘度、粒径、稳定性、耐介质性等物性测试表明，引入的丙烯酸甲酯，自聚生成聚丙烯酸酯(PA)与PU分子产生化学交联和分子间力的作用，膜吸水率下降，能显著改善PU膜强力，引入丙烯酸羟乙酯不仅自聚生成PA，其单体还接枝到PU分子链上发生共聚，使得PU分子量变大，膜吸水率增加，有较好断裂伸长率，引入二者一定比例混合体改性效果佳；研究了不同化学组成对性能的影响，从粒径、粘度等方面考察了分子结构与乳液稳定性关系，发现改性后乳液稳定性、耐介质性均有所下降。本文还尝试通过胺扩链改性引入丙烯酸类，发现原料的选择与合成条件的控制是关键因素。将PU及改性PU用于棉织物涂层。涂层后棉织物白度、透气性、透湿性下降，耐水压、强力伸长率上升。研究了交联温度、时间及涂层量等工艺因素以及化学组成与性能的关系，结果表明，丙烯酸羟乙酯引入量增加对织物透湿性有利，丙烯酸甲酯引入量增加有利于织物耐水压和拒水性改善。

全文目录

一、引言  13-24
  1.1 简述  13-14
  1.2 水性聚氨酯制备  14-17
    1.2.1 异氰酸酯与羟基的反应  14
    1.2.2 基本原料  14-15
      1.2.2.1 多异氰酸酯  14
      1.2.2.2 多元醇  14-15
      1.2.2.3 扩链剂和交联剂  15
      1.2.2.4 成盐剂  15
      1.2.2.5 水和有机溶剂  15
    1.2.3 制备方法  15-16
      1.2.3.1 外乳化法  16
      1.2.3.2 自乳化法  16
    1.2.4 单组分水性聚氨酯和双组分水性聚氨酯  16-17
  1.3 水性聚氨酯改性  17-20
    1.3.1 物理共混  17
    1.3.2 化学接枝共聚  17-20
      1.3.2.1 水性聚氨酯-聚丙烯酸酯(PUA)  17-19
      1.3.2.2 水性聚氨酯-有机硅树脂  19-20
      1.3.2.3 水性聚氨酯-环氧树脂  20
      1.3.2.4 其他改性方法  20
  1.4 涂层整理  20-22
    1.4.1 涂层整理的特点  20-21
    1.4.2 涂层整理的方法  21
      1.4.2.1 干法涂层  21
      1.4.2.2 湿法成膜方法  21
      1.4.2.3 热熔成膜方法  21
      1.4.2.4 转移成膜法  21
      1.4.2.5 粘合方法  21
    1.4.3 涂层整理的发展  21-22
    1.4.4 涂层整理国内外现状  22
  1.5 本课题研究的意义及研究内容  22-24
    1.5.1 课题意义  22-23
    1.5.2 主要的研究内容及手段  23-24
二、实验部分  24-29
  2.1 实验原料  24-25
  2.2 实验仪器  25
  2.3 实验方法  25-26
    2.3.1 水性聚氨酯的制备  25-26
    2.3.2 织物上涂层  26
  2.4 性能测试  26-29
    2.4.1 含固率的测定  27
    2.4.2 乳液粘度的测定  27
    2.4.3 乳液粒径测定  27
    2.4.4 乳液耐介质性测试  27
    2.4.5 乳液离心稳定性测试  27
    2.4.6 膜力学性能的测试  27
    2.4.7 膜耐介质性能测试  27
    2.4.8 膜的红外光谱分析(FTIR)  27-28
    2.4.9 膜的热分析(DSC)  28
    2.4.10 膜的X射线衍射分析  28
    2.4.11 涂层织物白度测试  28
    2.4.12 涂层织物透气性测试  28
    2.4.13 涂层织物耐水压测试  28
    2.4.14 涂层织物强力伸长率测试  28
    2.4.15 涂层织物透湿性测试  28
    2.4.16 涂层织物拒水性测试  28
    2.4.17 涂层量的测试  28
    2.4.18 织物的红外光谱分析(FTIR)  28-29
三、结果与讨论  29-58
  3.1 水性聚氨酯预聚体合成及乳液制备  29-32
    3.1.1 温度对预聚反应的影响  29-31
    3.1.2 乳化过程中粘度变化  31-32
    3.1.3 中和度与乳液粘度关系  32
  3.2 丙烯酸酯类改性水性聚氨酯  32-47
    3.2.1 红外光谱  33-35
    3.2.2 热分析  35-37
    3.2.3 X-衍射  37-38
    3.2.4 改性组分对聚氨酯膜的影响  38-43
      3.2.4.1 单组分对水性聚氨酯改性  38-41
        3.2.4.1.1 丙烯酸甲酯用量对膜机械性能影响  38-40
        3.2.4.1.2 丙烯酸羟乙酯用量对膜机械性能影响  40-41
      3.2.4.2 双组分对水性聚氨酯改性  41-43
        3.2.4.2.1 相同比例不同组成量对膜机械性能的影响  41-42
        3.2.4.2.2 相同组成量不同比例对膜的影响  42-43
      3.2.4.3 化学组成与膜吸水率关系  43
    3.2.5 乳液稳定性  43-47
      3.2.5.1 不同化学组成乳液粒径比较  44
      3.2.5.2 化学组成与乳液粘度关系  44-45
      3.2.5.3 乳液耐介质性  45-46
      3.2.5.4 乳液离心稳定性  46
      3.2.5.5 其他因素对乳液稳定性影响  46-47
  3.3 其它方法改性水性聚氨酯初探  47-48
  3.4 改性聚氨酯在棉织物涂层上的应用  48-58
    3.4.1 红外光谱  48-49
    3.4.2 白度  49-50
      3.4.2.1 温度与时间对涂层棉织物白度影响  49-50
      3.4.2.2 涂层量对棉织物白度影响  50
    3.4.3 透气性  50-51
      3.4.3.1 温度与时间对涂层棉织物透气性影响  50-51
      3.4.3.2 涂层量对棉织物透气性影响  51
    3.4.4 耐水压  51-52
      3.4.4.1 温度与时间对涂层棉织物耐水压影响  51-52
      3.4.4.2 涂层量对棉织物耐水压影响  52
    3.4.5 强力与伸长率  52-54
      3.4.5.1 温度与时间对涂层棉织物强力影响  53
      3.4.5.2 涂层量对棉织物强力影响  53-54
      3.4.5.3 温度与时间对涂层棉织物断裂伸长率影响  54
      3.4.5.4 涂层量对棉织物断裂伸长率的影响  54
    3.4.6 透汽(湿)性  54-56
      3.4.6.1 温度与时间对涂层棉织物透汽性影响  55-56
      3.4.6.2 涂层量对棉织物透汽性影响  56
    3.4.7 拒水性  56-58
四、结论  58-59
参考文献  59-65
在读期间发表的论文  65

水性聚氨酯改性及其在织物涂层上的应用

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