阳离子PE蜡乳液的制备及对皮革涂膜性能影响

论文摘要

为研究聚乙烯（PE）蜡在皮革涂饰中的应用性能,本课题先采用空气法将聚乙烯蜡氧化,在PE蜡分子链上引入羧基、羰基等基团,以增强其亲水性能和可乳化性能,然后用三乙醇胺对氧化聚乙烯（OPE）蜡分子上的羧基进行酯化预处理,再用阳离子与非离子复合表面活性剂对处理产物进行乳化,以制备出均一、稳定的阳离子聚乙烯蜡乳液。将制得的阳离子OPE蜡乳液分别与阳离子丙烯酸树脂和阳离子聚氨酯树脂乳液成膜剂混合进行成膜实验,并对成膜的各种性能进行了检测分析,探讨了这种PE蜡对成膜性能的影响。最后对阳离子PE蜡乳液进行了皮革涂饰应用实验,结果表明PE蜡乳液是一种性能优良的皮革涂饰助剂。首先对PE蜡进行空气氧化改性,主要通过考察氧化过程中产物的酸值变化来确定氧化反应程度。实验分别研究了氧化反应的温度、空气流量、催化剂的用量以及氧化时间等因素对氧化程度的影响。实验结果表明,在温度160～170℃,空气流量为800～1000L/h,氧化时间6h,催化剂用量为PE蜡质量的1.0%～1.5%的条件下,可制得酸值在20.00～25.00mg KOH/g左右的OPE蜡产物。最后通过红外光谱对氧化产物的结构进行了分析。再用三乙醇胺（TEA）对OPE蜡分子中的羧基进行酯化预处理,通过测定酯化反应中产生的水分以及未反应的三乙醇胺的量来确定酯化反应程度,实验表明,三乙醇胺与OPE蜡酯化反应的酯化率可达到89%。然后选用复合乳化剂体系,采用相转变法对酯化改性后的氧化聚乙烯蜡进行阳离子乳化,实验结果表明：三乙醇胺对氧化聚乙烯蜡进行酯化改性后,可明显提高氧化聚乙烯蜡的可乳化性和乳液的稳定性。乳化剂的种类、用量、乳化温度以及剪切搅拌速度等乳化因素对乳液性能有较大影响。乳化实验较为优化的条件为：乳化剂OS-15用量为氧化聚乙烯蜡质量的15%,乳化剂1631用量为氧化聚乙烯蜡质量的5%；乳化温度为90～95℃；剪切搅拌速度为800-1000r/min,连续剪切分散40～60min,制得乳液为淡黄色半透明状,pH在4.0～5.0之间,平均粒径为0.187μm。然后将阳离子PE蜡乳液与皮革涂饰常用阳离子树脂成膜剂成膜,测试了膜的各种力学性能和耐溶剂性能等,实验结果表明,阳离子PE蜡乳液与常用阳离子丙烯酸树脂乳液和聚氨酯乳液涂饰剂配合使用,在用量为树脂质量20%左右对丙烯酸树脂膜和聚氨酯膜的力学性能有所改善,可以提高薄膜的拉伸强度和撕裂强度,并能改善膜的耐水性、耐汗性以及耐丙酮性能。但同时OPE蜡乳液的量不能超过30%,以防成膜变脆发硬,影响成膜的手感和后续涂饰工序的进行。最后,将阳离子PE蜡乳液应用于皮革涂饰,采用阳离子涂饰体系,并与手感蜡252-FL做性能对比实验。应用实验表明：总体涂饰效果良好,并与其他涂饰剂成分的配伍性能优良,阳离子PE蜡乳液涂层的蜡感较强,手感丰满,可用于Nappa等风格的软革涂饰；同时具有良好的填充性,可改善烫平离板性；此外,其涂层光泽性好,适于底涂抛光和顶涂的上光。阳离子PE蜡乳液是一种性能优良的皮革涂饰助剂。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 1 绪论
• 1.1 蜡的结构性能及分类
• 1.2 蜡的应用
• 1.2.1 石蜡
• 1.2.2 微晶蜡
• 1.2.3 巴西棕榈蜡
• 1.2.4 蜂蜡
• 1.2.5 聚乙烯蜡
• 1.2.6 氧化聚乙烯蜡
• 1.3 乳化蜡在皮革涂饰中的应用
• 1.3.1 乳化蜡用作皮革涂饰添加剂
• 1.3.2 乳化蜡用作皮革光亮剂和消光剂
• 1.4 常用蜡的改性
• 1.4.1 氧化改性
• 1.4.2 酯化改性
• 1.4.3 酰胺化改性
• 1.4.4 皂化改性
• 1.4.5 酸化改性
• 1.5 氧化聚乙烯蜡的乳化
• 1.5.1 原理
• 1.5.2 乳化剂选择
• 1.5.3 乳化方法
• 1.5.4 乳化工艺控制
• 1.5.5 微乳液的制备
• 1.5.6 低能乳化工艺
• 1.6 皮革涂饰
• 1.6.1 皮革涂饰目的
• 1.6.2 涂饰剂的组成
• 1.6.3 成膜剂成膜机理
• 1.6.4 皮革涂饰过程
• 1.6.5 阳离子涂饰技术
• 1.7 本课题研究的目的、意义和内容
• 1.7.1 本论文研究的目的和意义
• 1.7.2 本论文研究的主要内容
• 1.7.3 本论文研究的主要目标
• 2 聚乙烯蜡的氧化
• 2.1 主要试剂和仪器设备
• 2.1.1 主要试剂和规格
• 2.1.2 主要仪器和规格
• 2.2 实验方法与测试分析
• 2.2.1 氧化聚乙烯蜡的制备方法
• 2.2.2 氧化产物酸值的测定
• 2.2.3 氧化产物的红外光谱分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 催化剂的种类和用量的确定
• 2.3.2 反应时间的确定
• 2.3.3 氧化温度的确定
• 2.3.4 空气流量的确定
• 2.3.5 氧化蜡的红外谱分析
• 2.4 本章小结
• 3 氧化聚乙烯蜡阳离子乳液的制备
• 3.1 主要试剂和仪器设备
• 3.1.1 主要试剂及规格
• 3.1.2 主要仪器和规格
• 3.2 实验方法及分析测试
• 3.2.1 氧化聚乙烯蜡的预处理
• 3.2.2 酯化程度的测定
• 3.2.3 改性氧化聚乙烯蜡的乳化
• 3.2.4 氧化聚乙烯蜡乳液性能分析
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 酯化处理反应程度的测定
• 3.3.2 乳化剂种类对乳化性能影响
• 3.3.3 乳化剂用量对乳化性能影响
• 3.3.4 乳化温度对乳化性能影响
• 3.3.5 搅拌速度对乳化性能影响
• 3.3.6 乳液粒径分析
• 3.4 本章小结
• 4 阳离子聚乙烯蜡乳液的涂膜性能研究
• 4.1 主要试剂和仪器设备
• 4.1.1 主要试剂及规格
• 4.1.2 主要仪器和规格
• 4.2 实验方法及分析测试
• 4.2.1 成膜的制备
• 4.2.2 成膜拉伸强度的检测
• 4.2.3 成膜撕裂强度的检测
• 4.2.4 成膜崩裂强度的检测
• 4.2.5 成膜耐水性的检测
• 4.2.6 成膜耐汗性的检测
• 4.2.7 成膜耐丙酮性的检测
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 蜡乳液对成膜物理机械性能的影响
• 4.3.2 蜡对成膜耐水性的影响
• 4.3.3 蜡对成膜耐汗性影响
• 4.3.4 蜡对成膜耐丙酮性能的影响
• 4.4 本章小结
• 5 阳离子氧化聚乙烯蜡乳液皮革涂饰实验
• 5.1 主要试剂和仪器设备
• 5.1.1 主要试剂及规格
• 5.1.2 主要仪器及规格
• 5.2 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 本章小节
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文目录