阴离子水性聚氨酯抗起毛起球剂的制备和应用

论文摘要

随着针织产品的发展,广大消费者对针织产品质地、档次的要求在不断提高。近年来,消费者在选用针织服装方面追求舒适、自然、休闲,抗起毛起球的针织产品就越来越受广大消费者的青睐。因此,对织物进行抗起毛起球整理,提高织物的服用舒适性和品质,日益受到国内外染整工作者的重视。阴离子水性聚氨酯是一种聚氨酯粒子分散于水中的二元胶体体系,分子链中含有亲水性基团,与水具有很强的亲和性。它不仅具有溶剂型聚氨酯耐低温、柔韧性好、粘接强度大的优良性能,还具有节约能源、不污染环境、成膜透气性好等优点。本论文合成了阴离子型水性聚氨酯（APU-1即Anion AqueousPolyurethane-1）,并将其应用于羊毛、粘胶的针织物,以提高织物的抗起毛起球效果,改善织物处理后的手感。论文采用阴离子自乳化法合成了稳定的阴离子聚氨酯乳液。进一步探讨阴离子水性聚氨酯的物理结构与性能的关系,讨论了不同结构的聚醚多元醇和2,4-甲苯二异氰酸酯制备阴离子水性聚氨酯乳液的实验条件,包括预聚和扩链反应的物料配比、温度、时间,扩链剂的用量,预聚产物进行封端的温度、时间,乳化时中和剂用量,以及乳化时的加料方式、温度等条件。研究表明:聚氨酯分子链中作为软段的聚合物多元醇结构不同,其乳液粘度、粒径、膜的耐水性、硬度、拉伸强度也不同,最终确定用聚醚3050合成的聚氨酯乳液性能较好,这主要与软段的柔顺性及软段中是否带有侧基有关;提高-NCO/-OH摩尔比、增加DMPA用量可使聚氨酯分子链中硬段含量增加,膜的拉伸强度提高,断裂伸长率降低;随着-NCO/-OH的增大、DMPA用量的减小、中和度的增大、乳液的粒子尺寸减小。最终得出最佳制备条件:聚醚3050和DMPA按一定的比例混合,在80℃滴加TDI保温2.5小时合成预聚体,用亚硫酸氢钠在5℃进行封端,保温2小时,再用三乙胺中和,加水乳化,得到阴离子聚氨酯乳液然后将合成的APU-1应用于羊毛、粘胶针织物的抗起毛起球整理。讨论了APU-1单独使用时的整理工艺条件,包括产品用量、焙烘温度、焙烘时间以及浸渍时的整理液pH值、浸渍温度、浸渍时间等因素对整理效果的影响。经抗起毛起球剂APU-1整理后,织物表面起球现象大大降低,弹性好,毛感强,厚实丰满,柔软滑爽,耐磨,起毛起球等级由原来1～2级提高至4～4.5级。最后对处理后的针织物进行扫描电镜表征,发现纤维表面沉积着聚合物,有凝胶薄膜包覆现象,这使纤维间的相对滑动趋势降低,证明织物经APU-1处理后,表面形成强韧的薄膜。该薄膜耐磨擦、拉伸强度高、弹性好,并有一定的亲水性,可改善纤维间的粘结力,有利于抗起毛起球。同时,APU-1又具有一定的抗静电作用,使织物表面的毛羽不易纠缠在一起,也达到提高织物抗起球性能的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 聚氨酯概述
• 1.2.1 水性聚氨酯简介
• 1.2.2 水性聚氨酯制备原料
• 1.3 异氰酸酯的化学反应
• 1.4 聚氨酯水分散体制备工艺
• 1.5 阴离子水性聚氨酯性能
• 1.5.1 阴离子水性聚氨酯水乳液稳定性机理
• 1.5.2 影响阴离子水性聚氨酯性能的因素
• 1.5.3 阴离子水性聚氨酯分散粒子的结构和边界层
• 1.5.4 阴离子水性聚氨酯封闭—解封反应机理
• 1.6 影响织物起毛起球的因素
• 1.6.1.纤维性能与纱线结构
• 1.6.2 织物的组织结构
• 1.6.3 染整工艺
• 1.7 抗起毛起球整理及评价方法
• 1.7.1 抗起毛起球整理方法
• 1.7.2 起毛起球的测试方法
• 1.7.3 起毛起球的评价方法
• 1.8 本论文研究意义和主要研究内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验仪器和设备
• 2.2 实验药品
• 2.3 织物
• 2.4 阴离子水性聚氨酯的合成
• 2.4.1 阴离子水性聚氨酯的合成原理
• 2.4.2 预聚体的制备
• 2.4.3 预聚体中-NCO含量的测定
• 2.5 阴离子水性聚氨酯抗起毛起球剂应用工艺路线
• 2.6 阴离子水性聚氨酯抗起毛起球剂的表征
• 2.6.1 抗起毛起球剂的红外测试
• 2.6.2 抗起毛起球剂的热性能测试
• 2.6.3 针织物抗起毛起球整理后的电镜分析（SEM）
• 2.6.4 其他常规测试法
• 第三章 原材料的选择
• 3.1 预聚体结构及合成配方的设计
• 3.2 异氰酸酯的选择
• 3.3 多元醇的选择
• 3.4 聚醚多元醇的脱水处理
• 第四章 结果与讨论
• 4.1 阴离子水性聚氨酯的合成
• 4.1.1 预聚反应条件的确定
• 4.1.2 封端反应的研究
• 4.1.3 中和、乳化的研究
• 4.1.4 红外光谱对合成反应的分析
• 4.2 阴离子水性聚氨酯表征
• 4.2.1 阴离子水性聚氨酯红外光谱表征
• 4.2.2 阴离子水性聚氨酯的热性能分析
• 4.3 阴离子水性聚氨酯抗起毛起球整理工艺优化
• 4.3.1 抗起毛起球剂用量的选择
• 4.3.2 工作液pH值的选择
• 4.3.3 焙烘温度和时间的选择
• 4.4 抗起毛起球整理效果比较
• 4.4.1 抗起毛起球剂在羊毛针织物上的应用
• 4.4.2 抗起毛起球剂在粘胶针织物上的应用
• 第五章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢