水性聚氨酯类湿摩擦牢度提升剂的合成与应用研究

论文摘要

活性染料具有色谱齐全、透染性好,且染色成本低、染色时间短、色泽鲜艳,是纤维素纤维织物常用的染料。虽然活性染料可与纤维形成共价键,但用其染色后的棉及其混纺织物的色牢度却不尽人意,特别是水洗牢度和湿摩擦牢度。使用湿摩擦牢度提升剂对染色织物进行固色整理,可以有效的提高其湿摩擦牢度。近年来,水性聚氨酯生产技术取得蓬勃发展,为高性能湿摩擦牢度提升剂的合成提供了契机,这也为合成聚氨酯类的高性能湿摩擦牢度提升剂提供了良好的理论基础。本课题以聚醚多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二羟甲基丙酸（DMPA）、乙二胺、二乙烯三胺、N-甲基二乙醇胺和环氧氯丙烷为原料,合成出一系列的水性聚氨酯湿摩擦牢度提升剂,对其合成和应用的影响因素进行了探讨。（1）合成了封端型水性聚氨酯湿摩擦牢度提升剂,并对聚醚多元醇的选择以及比例对性能的影响进行了讨论,用此类型聚氨酯整理剂对活性染料染纯棉织物整理,其湿摩擦牢度提升0.5.1级。（2）本论文重点对扩链型聚氨酯的合成工艺进行了探讨,并且选择不同扩链剂对聚氨酯预聚体进行扩链,最后进行水分散得到具有较好稳定性的扩链型水性聚氨酯乳液；对影响水性聚氨酯乳液性能的一些主要因素进行了研究,并确定了它们的最佳用量：NCO/OH比例为1.5较为合适,亲水单体（DMPA）的用量3.1%,采用二乙烯三胺、N-甲基二乙醇胺对预聚体进行扩链,得到的水性聚氨酯乳液具有较好的成膜性和提升染色织物的摩擦牢度性能。在研究扩链型聚氨酯乳液性能的同时,也测定了乳液的粘度、聚氨酯乳液稳定性及薄膜的断裂强力的影响；对水性聚氨酯薄膜进行了红外光谱（FT-IR）分析。最后将水性聚氨酯整理剂用于纯棉织物的浸轧、烘焙整理,并对烘焙温度、烘焙时间、整理剂浓度进行探讨,得到最佳整理工艺；测试了柔软剂整理对整理织物干湿摩擦牢度的影响,并对织物的其它牢度的影响也进行了测试。实验结果表明,水性聚氨酯乳液性能稳定,其形成的薄膜具有较好的机械性能。织物经整理后,干摩擦牢度可以提高0.5级,达到4级以上；湿摩擦牢度可以提高1-2级,达到3-4级以上,皂洗牢度略有提高,整理织物湿摩擦牢度具有较好的耐洗性；此外,由聚氨酯薄膜的红外光谱分析图可知：在1350cm-1峰值附近形成与季铵正离子相连的CH2弯曲振动峰,说明合成物质为扩链阳离子型水性聚氨酯。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 引言
• 1.2 聚氨酯的基本结构
• 1.3 聚氨酯的反应机理
• 1.3.1 异氰酸酯的反应活性与机理
• 1.3.2 异氰酸酯与活泼氢试剂的反应
• 1.4 固色剂的固色机理
• 1.5 水性聚氨酯的合成方法简介
• 1.6 聚氨酯的分类
• 1.7 聚氨酯合成主要原料的选择
• 1.8 本课题的优势及创新点
• 第二章 水性聚氨醋湿摩擦牢度提升剂的合成
• 2.1 实验用品
• 2.1.1 实验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 水性聚氨酯湿摩擦牢度提升剂的合成
• 2.3 分析测试方法
• 2.3.1 游离异氰酸酯基团的含量测定
• 2.3.2 聚氨酯膜的制备
• 2.3.3 含固量的测定
• 2.3.4 乳液粘度的测定
• 2.3.5 乳液离心稳定性测试
• 2.3.6 膜力学性能的测定
• 2.3.7 红外光谱分析
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 水性聚氨酯预聚温度和时间的确定
• 2.4.2 封端型水性聚氨酯湿摩擦牢度提升剂影响因素的讨论
• 2.4.2.1 聚醚多元醇的选择
• 2.4.2.2 聚丙二醇（PPG-2000）与聚乙二醇（PEG-1500）的摩尔比对封端型聚氨酯性能的影响
• 2.4.2.3 封端温度的确定
• 2.4.3 扩链型水性聚氨酯湿摩擦牢度提升剂影响因素的讨论
• 2.4.3.1 DMPA含量对水性聚氨酯性能的影响
• 2.4.3.2 中和温度的确定
• 2.4.3.3 R值对乳液外观、稳定性的影响
• 2.4.3.4 扩链剂的选择
• 2.4.4 封端型聚氨酯与扩连型聚氨酯进行对比测试
• 2.5 红外光谱分析
• 第三章 湿摩擦牢度提高剂的应用研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验材料及仪器
• 3.1.2 测试方法
• 3.1.3 纯棉织物的染色
• 3.1.4 水性聚氨酯整理剂固色处理
• 3.2 实验结论与分析
• 3.2.1 焙烘温度对织物摩擦牢度的影响
• 3.2.2 焙烘时间对织物摩擦牢度的影响
• 3.2.3 整理液浓度对织物摩擦牢度的影响
• 3.2.4 柔软剂整理对织物干、湿摩擦牢度的影响
• 3.2.5 水性聚氨酯湿摩擦牢度提升剂整理对皂洗牢度的影响
• 3.2.6 水性聚氨酯湿摩擦牢度提升剂整理对水洗牢度的影响
• 3.2.7 水性聚氨酯湿摩擦牢度提升剂的耐洗性
• 3.2.8 聚氨酯整理液对织物色差的分析
• 3.2.8.1 浸轧阳离子聚氨酯整理液
• 3.2.8.2 浸轧亚硫酸氢钠封端型聚氨酯整理液
• 3.2.8.3 织物经过整理液整理后的色差比较
• 第四章 结论
• 参考文献
• 在校期间发表论文情况
• 致谢