新型水性聚氨酯固色剂的合成及性能研究

  “拜耳杯”优秀论文评选物整理型水性聚氨酯固色剂的合成及性能研究郢,周春利,顿全秀王哲,周太炎,常州大学化学化工学院,江苏常州,,,,,要,氮甲基二乙醇胺,,—,,,,,为亲水扩链剂甲乙酮肟,,,,,,为封端剂合成出封端型阳离子水性聚酯乳液。考察了封端量和,—,,,,用量及中和度对乳液性能的影响,对产品性能进行了表征并将最产品做了国色应用。根据结果得出当,值,,,,,,,,为,∞,封端是为,,,。,—,,,,用量在,,,左中和度,,,,一,,,时所得产品性能最佳,,,—,,分析表明封端剂已通过化学方法结合,至,,,,分子链,,,,电位显示乳液的最佳,,值为,,,,,,,分析表明,,,的解封温度为,,。,左右。固色整理结证明经处理的深色纯棉织物干湿摩牢度均可提高,,,级织物手感好,绿色环保,对色泽无影响。键词,水性聚氯酯封端剂固色剂,摩擦牢度垂,釜,,舂《,丢,,,,。。。,,,。。“磊,二,,,,,,,,,一‘,,,,,,缀引言性聚氨酯,简称,,,是指聚氨酯溶于水或分散水中而形成的乳液或溶液,绿色环保,具有节能、燃、对环境和人身危害小等优点。用在纺织领域,赋予织物优良的柔软度,丰满、爽滑的手感,喇、抗静电、回弹性好等特性”‘,,。水性聚氨酯作为纺固色剂更具有独特的优点,如,低温加工性,良好透汽性,明显提高织物的耐摩擦性等,。但单纯的水聚氨酯具有耐水性差,与织物和染料结合不牢等缺,需进行适当的化学改性。目前要将棉、麻等天然维织物的湿摩牢度提高到,级以上仍十分艰难。文旨在引入阳离子亲水基团和进行封端改性,成出封端型阳离子水性聚氨酯乳液,将其应用于、麻等天然纤维固色后整理过程中,提高织物的千摩牢度。实验部分,,实验原料佛尔酮二异氰酸酯,,,,,,,,一己二异氰酸酯,,,,,甲苯二异氰酸酯,,,,,,蓖麻油,,,,,聚醚,,聚醚,,,,聚醚,,,,聚己二酸丁二醇酯,聚酯,,,,,氮甲基二乙醇胺,,—,,,,,,,甲基一,—,比咯酮,,,,,,有机锡催化剂,丙酮,冰醋酸,以上原料为工业品。甲乙酮肟,,,,。纯棉反应性染料染色织物深红,。商品无醛固色剂,和商品无醛固色,,,由广州仨化工原料公司和广州联庄科技有限公司提供。,,实验步骤多元醇,,—,,,,,,,八到反应器中,,,℃抽空脱水,,降至给定温度后加入计量的,,单体和化剂,同时滴加,,,待体系中的,,,值基本达理论值时得聚氨酯预聚物,加八甲乙酮肟,反应一,么盗鳍豪汝‰翌珍’,嚣,,,蕴。时间后降温加冰醋酸中和,,,,加水高速搅拌乳化,,,最后得到封端型阳离子水性聚氨酯乳液。,,测试仪器离心机上以,,,,,,,转速离心测乳液的稳定【,,,,,一,型旋转式黏度计在,,℃下测定乳液黏度,预聚物溶于甲苯中,在,,,,,,,型傅里叶变换红光谱仪上得到预聚物的,,,图。采用,,,,,,重分析仪,,,,,,温度,,,,,,℃,升温速率,,℃,,,,,,气氛,测定胶膜的解列温度及热分解温度,由,,,,,,一,,,,电位分析仪,英国,,,,,,,有限公司,测乳液的,,,,电位,用,,,,,,,,,,,,,,,,,,澳,,仪,香港,,科技公司,得到织物整理前后的,,,。,,固色效果测试色工艺流程,染色一水洗一固色一水洗一干一测试,用量,,,,,,,,,浸泡温度,,℃,,,,,浴比,,,,,,,,二浸二轧,轧余为,,,,,,,,,预烘,,,℃,,,,烘焙,,,℃,,,,。耐摩擦牢度按,,,,,,,,,,,,纺织品喇擦牢度试验方法,沾色等级按,,,,,,,,,,,用灰色卡评定。结果与讨论,,封端型阳离子,,,的合成,,封端剂的用量对,,,性能的影响端量是指被封端剂封闭的,,,的量占加入,,,量的摩尔百分数。在相同的原料配比下,以甲乙酮为封端剂,考察封端量对水性聚氨酯乳液性能的影,如表,。其中,值是指总,,,,总,,的摩尔比。,”水性聚氮酯行业年会,翻豳图圈瀚圈圈阁瞄髓新型水性聚氨酯固色剂的合成及性能研究,封端剂用量对,,,性能的影响表,能够准确的看出,随着封端量的增加,乳液中,,,含量逐渐降低,乳液外观由不透明至透明。,,,,和,,,,,乳液外观呈不透明,由于体系中过的,,基团在乳化过程中与水进行扩链反应生成脲,聚合物的平均相对分子质量变大,故分散后的乳粒径较大,稳定性差。,,,,,和,,,,,的胶膜手最佳,稳定性最好,剩余的,,含量与封端剂的用相当,故乳液粒径比较小,呈现出透明的趋势。,,一,的乳液外观泛白,可能是由于封端后,聚氨酯子链中存在过多的甲乙酮肟端基,影响其在水中分性。,,氮甲基二乙醇胺,,—,,,,,用量对,,,性能的响乳化阳离子水性聚氨酯主要靠,—,,,提供可子化的基团,是影响聚氨酯乳化性能的主要的因素。固定,值不变,改变,—,,,,用量,是指,—,,,,占体总质量的百分数,,其乳液性能如表,所示。,—,,,,用量对,,,性能的影响,,—,,,,,,,观含量,,黏度,,,,,,定期表,能够准确的看出,当亲水扩链剂含量较低时,乳稳定性差。随亲水扩链剂含量的增加乳液粒径明显小,外观由白色不透明向透明的变化旧,。这是由于当水基团含量较,,,,,,,,大分子链的亲水性较差,不能好的分散到水中,使粒径变大,直至出现分层,当水扩链剂含量较高时,含亲水基的分子链段增多,化分散效果好,使乳液外观趋于透明,直至完全透,这主要是由于双电层厚度增加和水溶胀性因素使液粒径变化减弱。此外,乳液的黏度随着亲水扩链用量的增加而增加,是因为,—,,,是带有两羟基的,、分子化合物,能与聚氨酯预聚物发生扩链,,,,,年,,,,,—,,,,厦门应,生成大分子,使乳液颗粒运动阻力增大,黏度之变大。由于季铵型扩链剂本身带有微黄色,所以,,乳液的外观颜色随季铵型扩链剂含量的增加,呈色沉淀一微黄半透明乳液一黄色透明溶液的变化趋。考虑到,—,,,的用量过高使固色剂的耐水性变,不利于织物湿摩牢度的提高,而用量很低时,则以制碍稳定的分散液。故,—,,,,的用量控制在,,左右较佳。,,中和度对,,,性能的影响和度是指酸与,—,,,,的摩尔比。实验中改变和度,合成了一系列水性聚氨酯乳液,其性麓如表,示。,不同中和度对,,,性能的影响表,可见,随着中和度的增加,乳液外观由乳白透明,说明粒径变小,稳定性变好。中和度增加,供了更多的,。,一与聚氨酯分子中季铵基以离子的形式结合,从而使分子链的亲水性增加,提高了对聚合物的乳化作用,减弱了分子链的相互缠结,乳胶粒径减小,表现出较好的分散性。若中和度不,乳液易分层。同时可看出乳液的黏度随着中和度增加而增加,这原因是聚合物上大量季铵型阳子的出现使乳液分子间静电引力增加,加人过量的和剂,会有某些特定的程度的增稠效应。根据结果得出,中和在,,,一,,,左右能够获得外观透明,稳定性较的乳液。,,产品性能表征与固色效果测试,,封端剂加入前后聚氨酯预聚物的,,,,,封端前后,,图对比,能够准确的看出封端后,,,,,,“处的,,基的伸缩振动峰基本上没有,说明加入封端剂,,,,基几乎被消耗完,成功地完成了封端。由,还可看出,劐端前后的红外光谱在,,,,,,“附近有氨酯基中,,,的伸缩振动吸收峰, ,,, ,,“处醚键的强吸收峰, 由于醚键在分子结构中重复单元,故此峰强度高,为图潜中的第一吸收峰,其次在,,,,,“附近是甲基、亚甲基的吸收峰, ,,,,,“处,,,,串缩振动峰, ,,,,一为酰胺,的弯曲振动,表明所合成的聚氨酯主链中有脲基甲酸酯生成” ,。,,,, ,,,,,,,,,,。 ,,,封端剂加入前后聚氨酯预聚物的,,—,,图 , ,封端型阳离子,,,乳液在不同,,下的,,,,电一,。 , ‘ ,入南冉一,, ,,在不同的,,下封端型阳离子,,,的,,,,电位,是封端型阳离子,,乳液在不同,值下的,,,电位,能够准确的看出该乳液的等电位点在,,,, ,附。当,,,,, ,时, ,,,,电位为正值,最大正电位值,, ,,,,且随着,,值的增大变化较小, 当,,,, ,, ,,,,电位为负值,且随,,值增加而减小。测定过中发现, 由于,,,乳液为阳离子体系, 当,,过大,破坏,,,颗粒本身的电荷性,颗粒容易粘结和聚。根据,,,,理论,在,,,,电位的绝列值较大时,粒表面的双电层表现较大斥力即具有较高的静电效,使颗粒易分散,而在等电点时这种斥力最小,乎没有静电效应【 ,】 。 由于,,乳液在酸性条件下的,,,电位绝对值较大,乳液中,, ,通子之间的静电排斥作笔,’端物整理≥毒杀, ,较强,使团聚的粒子借助于机械力的作用被打开后易分散稳定,但酸性过强,会使棉、麻等织物纤维部受到破坏,影响织物的服用性。故最佳,,值应取,,,这进一步说明了中和度在,,,,,,,,,左右可以到外观透明,稳定性较好的乳液。 , ,封端型阳离子,,,一,与未封端,,,一,胶膜的,,图,给出封筛前后,,胶膜质量分数及微商失率随温度的变化曲线。随着温度的升高,在,,,,,,。 ,,封端后,,,,,,,,出现了一个小的失重变化,重率在, ,,,左右。主要是由于封端剂在聚氨酯合中用量较少,失重变化较小。而未封端的,,,,, ,,,此温度段未出现非常明显的失重变化。这与文献报道旧,,,乙酮肟的解封温度在,,,,,℃一致, 同时说明实中已将甲乙酮肟封到了,,,基团上,这与,,,,分结果,致。此外,封端前后,,,的热失重中心温霞聚氯酯分子主链断裂,为,,,,,,,℃,这也是聚氨酯使上限温度。,,,,,,,,,,, ,,,封端前后,,,胶膜的,,,图 , ,固色效果测试不同封端剂用量下合成的,,进行深色纯棉织的固色应用实验,并作对比,结果见表,。,,,整理织物的固色效果号,磊,,㈦,,,一,,,一,疆,,,,卿,一,妒,一,摩牢度,级,,,,,,,,,,,,,摩车要,级,,,,,,,,,,表,中能够准确的看出, ,,,,,, ,,,,,, ,,,,,织物摩擦牢度最好,干湿摩牢度均能提高,,,级。未封端的,,,,,的干摩擦牢度能提高,,,级,但摩牢度提高不明显,这是由于聚氨酯本身属于一种粘齐,,,它可以附着在织物纤维表明产生,层微观上保护膜” ” ,提高了染料分子在织物表面的附着力,,,水性聚氨酯行业年会,,寮,,兰■兰暑∞口芒卜,,,, , ,口,主,焉鞠鞫爨瀚豳豳豳麓豳酸翻新型水性聚氨酯固色剂的合成及性能研究,,分子与织物纤维表面之间主要是氢键等物理作用。随着封端剂用量的增加, ,,,分子中。被保护的,,基团”含量增加,这对织物的湿摩牢度提高影响大。在固色烘焙过程中“被保护的,,基团”随着度的升高缓慢的释放开来,与织物或染料上的活性团,如,,,, ,,,,发生反应,使,,,分子与织物或料以共价键的形式结合,提高了织物的固色效果。产品性能比较以上讨论结果,采用最佳条件合成出封端型阳子水性聚氨酯固色剂,并将其应用于织物固色整理,测试结果与空白样品,未固色,及目前国内综合性能好的两种市售无醛商品固色剂作对比,结果如表,。同固色剂整理织物前后的,, ,值对比如图,。表,能够准确的看出,经本产品处理过的织物,千湿摩度均可提高,,,级,且用量少,效果优于两种商品醛固色剂。,为经不同固色剂整理的织物在不同光波长下的, ,值。光的强吸收发生在,,,,,处,封端后,,,处的织物色光影响最小,无醛商品固色剂,次之,无封,,,示,无醛固色剂,对织物色光影响最大。,本产品与国内无醛商品固色剂性能比较蓦图,不同固色剂整理织物前后的,, ,值,,,,年,月,,—,,,, ,,,,结论,,以,—,,,,为亲水扩链剂,采用自乳化法,值为, ,,, ,—,,,用量在, ,,左右, 中和度,,,,,,,,时,能够制得性能优良、外观及稳定性较好的水性聚氨酯乳液。,,,,—,,表明封端剂通过化学方法结合到聚氨酯子链中, ,,,分析,,,的解封温度为,,,℃左右,,,,电位显示,乳液的最佳,,值为,,,。,,固色实验根据结果得出,封端剂对织物固色效果有大的影响, 当封端量为, ,,左右,能够获得最佳固色效果,经处理的深色纯棉织物,千湿摩牢度均提高,,,级,手感好,绿色环保,对色泽无影响。考文献 ,】 ,,,,,,, ,,,,, ,,, ,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,【,】,,, ,,,,,,,,,,,,,,, ,,,,, ,,,,,,, ,,,,,,,,,, ,】吴海平,马建明,任志勇,等中国水性聚氯酯市场现状晨望【,】化学推进剂与高分子材料 ,,,,, ,,,,, , ,】鲍俊杰,周海峰,饶喜梅 等 水性聚氨酯涂料复合改性究及应用进展【,】 ,,技术, ,,,,, 】 , ,,,, ,,,,,,】许燕侠 侯青顺,张剑秋 等阳离子水性聚氯酯研究进【,】上海涂料, ,,,,, ,, ,,,, ,,,,【 ,】李绍雄,刘益军 聚氯酯树脂及其应用【,】 北京,化学工业版社, ,,,,,, ,,李庆,樊增禄,曹爱华,聚氯酯固色剂的合成及在苎麻织上的应用【,】毛纺科技, ,,,, ,,,,,, ,,,【,】易运红,张力,刘意 自交联型阳离子水性聚氨酯的合成表征【,】 涂料工业, ,,,, ,,,,,, ,,—,, ,,迟艳波,吴越,余爱萍 等 超细,,,水浆的分散性及稳定【,, 华东理工大学学报, ,,,, ,,,,,, ,,,,,,, ,】顾继友,高振华 异氰酸酯的封闭浅谈【,】 ,聚氨脂工业,,,, ,,,,, ,—, ,】 申相辉,薛国新,杨莹 封闭型阳离子水性聚氨酯的合成,】造纸化学品, ,,,, ,, ,,,, ,一¨ ,】何燕 染色技术的发展与固色剂的研究应用,,】 精细化工料及中间体, ,,,,, ,,,, ,,,,