RAFT无皂乳液聚合及ABA型三嵌段结构粘合剂的制备

论文摘要

涂料染色工艺简单,色谱齐全,拼色容易,适用于各种纤维,固色后一般无须汽蒸、水洗等后处理工序,具有节能节水、成本低廉等特点,因此是印染行业实现清洁生产、节能减排的有效途径。然而,受限于涂料染色粘合剂的性质,染色织物的手感与色牢度相互制约,严重阻碍了产品质量的提升。针对这一问题,论文从设计共聚物的化学组成出发,合成具有不同共聚组成的ABA型三嵌段共聚物。通过研究聚合物的力学性能,筛选出符合低模量和高断裂强力特征的聚合物材料,以其作为粘合剂实现涂料染色织物手感与色牢度并进。为此,论文从共聚物合成工艺的选择、PSt-b-PnBA-b-PSt三嵌段共聚物的制备与力学性能的考察以及ABA型三嵌段共聚物粘合剂对涂料染色织物性能的影响三个方面开展了研究工作。结果表明:（1）与RAFT细乳液聚合相比,RAFT无皂乳液聚合对高分子量聚合物的分子量以及胶乳的粒径控制能力较好,所得产品的分子量分布以及胶乳的粒径分布更窄,因此RAFT无皂乳液聚合更有利于高质量制备具有精细分子结构的嵌段共聚物。（2）在PSt-b-PnBA-b-PSt三嵌段共聚物的制备与力学性能的考察中发现,通过顺序滴加单体和调整共聚单体的比例可制备得到不同目标结构的嵌段共聚物。伴随聚合物嵌段结构的生成,聚合物分子量分布会骤然加宽,此现象与乳胶粒内形成的微相分离结构有关。通过TEM结合DSC手段表征了嵌段共聚物内部形成的微相分离结构。以万能拉伸仪测试对比了三嵌段共聚物溶剂膜以及胶乳膜的力学性能。其中溶剂膜的断裂强力和断裂伸长率分别与共聚物中PSt含量呈正和负线性相关性。当PSt含量低于30%时,溶剂膜的力学性能呈现低模量和高断裂强力的特征,但相同组成的胶乳膜试样略逊于此,这主要是与乳胶粒的结构有关;实验得到的乳胶粒表层由PSt构成,使聚合物链的扩散受限,导致胶乳膜中的PnBA无法形成良好的连续相,受PSt相的影响,胶乳膜的模量增大。（3）以PSt含量低于30%的PSt-b-PnBA-b-PSt三嵌段共聚物为粘合剂开展涂料染色,通过与商品粘合剂以及同组成的统计共聚物的对比发现,嵌段共聚物为粘合剂时,染色织物的摩擦牢度、皂洗牢度均优于商品粘合剂得到的对比样,虽然手感略有差别,但远优于具有相同共聚组成的统计聚合物。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 涂料染色粘合剂的研究现状
• 1.3 ABA 型三嵌段共聚物的研究
• 1.4 可控/活性自由基聚合
• 1.4.1 氮氧自由基聚合（NMP）
• 1.4.2 原子转移自由基聚合（ATRP）
• 1.4.3 可逆加成/碎裂链转移自由基聚合（RAFT）
• 1.5 RAFT 乳液聚合制备嵌段共聚物
• 1.5.1 RAFT 细乳液聚合制备嵌段共聚物
• 1.5.2 RAFT 无皂乳液聚合制备嵌段共聚物
• 1.6 本课题研究意义、内容及创新点
• 第二章 苯乙烯的RAFT 无皂乳液聚合
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料及精制
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验装置
• 2.2.4 RAFT 试剂的合成
• 2.2.5 苯乙烯RAFT 无皂乳液聚合
• 2.2.6 苯乙烯RAFT 细乳液聚合
• 2.3 测试与表征
• 2.3.1 RAFT 试剂结构测定
• 2.3.2 聚合反应速率的测定
• 2.3.3 分子量及其分布的测定
• 2.3.4 粒径及粒径分布的测定[51,52]
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 RAFT 无皂乳液聚合的反应速率
• 2.4.2 RAFT 无皂乳液聚合的分子量及其分布
• 2.4.3 RAFT 无皂乳液与细乳液聚合的比较
• 2.5 本章小结
• 第三章 ABA 型三嵌段共聚物的制备与力学性能的考察
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料及精制
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 ABA 型三嵌段共聚物的合成
• 3.3 测试与表征
• 3.3.1 各阶段共聚物的聚合反应速率测定
• 3.3.2 各阶段共聚物的分子量与分子量分布测定及共聚物组成的计算
• 3.3.3 各阶段共聚物的粒径测定
• 3.3.4 ABA 型三嵌段共聚物TEM 的测定
• 3.3.5 ABA 型三嵌段共聚物DSC 的测定
• 3.3.6 ABA 型三嵌段共聚物膜的力学性能测定
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 RAFT 无皂乳液制备PSt-b-PnBA-b-PSt 三嵌段共聚物
• 3.4.2 PSt-b-PnBA-b-PSt 三嵌段共聚物的力学性能
• 3.5 本章小结
• 第四章 ABA 型三嵌段粘合剂在涂料印染中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 应用工艺
• 4.3 测试与表征
• 4.3.1 摩擦牢度的测定
• 4.3.2 皂洗牢度的测定
• 4.3.3 胶乳膜的力学性能测定
• 4.3.4 手感的测定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 织物的色牢度
• 4.4.2 织物的手感
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结论与建议
• 5.1 总结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 本人在攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢