水溶性聚合物/蒙脱土纳米复合浆料的制备、表征及性能研究

论文摘要

当今纺织领域，淀粉、PVA、丙烯酸类浆料是三大主用浆料，各自对织造做出了应有的贡献。PVA浆料尽管性能不是十分完美，但是成膜强韧、浆料性能较好，是涤棉上浆的主用浆料之一。但是PVA浆料使用上有一个环境保护问题，它不易被细菌分解，在自然界长期积累会引起生态破坏。随着人类环境保护意识增强、发展经济可持续化情况下，PVA浆料在很多国家被禁止使用，国内已出现少用、不用PVA浆料的观点。这三大类主用浆料格局正发生悄然的改变。淀粉类和丙烯酸类浆料呈发展上升的趋势。目前的研究发展趋势是变性淀粉浆料和新型丙烯酸类浆料。本文主要研究后者，浆料具有粘附性能好、膜柔韧性等优点，但吸湿、再粘、膜不够强韧是以往这类浆料的缺点，使其上浆时只能小比例应用。由于近年将纳米级无机材料加入到普通浆料中从而改善浆膜的综合性能的方法受到普遍的关注。本文合成了新型丙烯酸纳米复合浆料，着重解决以上这些问题。聚合物层状硅酸盐纳米复合材料是一种新型的复合材料，由于纳米粒子的一些特性，它具有比常规材料具有更优良的性能，如机械性能、阻燃性能，阻隔性能，增强增韧性等，因此使得聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料的应用几乎涉及到所有高分子应用领域。鉴于纺织浆料至今未见使用层状硅酸盐纳米材料的报道，本文用钠基蒙脱土(（Na+-MMT）作为纳米粒子的前驱物，以丙烯酸类单体和聚乙烯醇为原料，通过溶液原位聚合法和溶液插层法分别制备出了不同蒙脱土含量的丙烯酸系共聚物／蒙脱土纳米复合浆料和聚乙烯醇／蒙脱土纳米复合浆料。对丙烯酸纳米复合浆料，我们采用X射线衍射（XRD），红外光谱（FT-IR）及透射电镜法对纳米复合材料中蒙脱土在浆料基体中的插层形态，分子结构变化进行表征；通过DSC测定各种纳米复合浆料的玻璃化温度（Tg），并对浆膜的性能分别进行了测试。实验结果表明，当蒙脱土含量较少时，形成了剥离型纳米复合材料。且Na+-MMT的加入，可以提高浆料的玻璃化温度，改善浆膜的耐磨性，提高浆液对纱线的粘着力，增加浆液粘度，降低浆膜的吸湿性能。对聚乙烯醇，本论文采用X射线衍射（XRD）法表征纳米浆料中蒙脱土的层间距，并测定了纳米复合浆料对纤维的粘附性和浆纱强力。实验结果表明，当蒙脱土含量较少时，形成了剥离型纳米复合材料，随着蒙脱土含量的增加，形成插层—剥离型和插层型纳米复合材料；丙烯酸系纳米浆料有利于提高对纯棉纤维的粘附性，并提高浆纱的断裂强力，而聚乙烯醇纳米浆料可提高对涤棉的粘附性，对浆纱强力的影响不大。

论文目录

• 摘要
• 英文摘要
• 第一章 概论
• 1.1 引言
• 1.2 层状硅酸盐纳米复合材料的特性与发展概况
• 1.2.1 层状硅酸盐纳米复合材料的制备原理
• 1.2.2 层状硅酸盐纳米复合材料的结构模型
• 1.2.3 层状硅酸盐纳米复合材料的发展前景
• 1.3 浆料的国内外应用现状及分析
• 1.4 硅酸盐纳米复合浆料的现实意义
• 1.5 研究课题的内容和目的
• 1.5.1 内容
• 1.5.2 目的
• 1.5.3 关键问题
• 第二章 丙烯酸系聚合物/蒙脱土纳米浆料的合成及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 MMT水理性能测试
• 2.2.2 水溶性丙烯酸系聚合物/蒙脱土纳米复合浆料的合成
• 2.2.3 X射线衍射分析
• 2.2.4 红外光谱测试
• 2.2.5 DSC测试
• 2.2.6 透射电境测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 MMT水理性能测试结果
• 2.3.2 纳米浆料的XRD
• 2.3.3 纳米浆料的红外光谱
• 2.3.4 纳米浆料的TEM
• 2.3.5 纳米浆料的DSC
• 2.4 小结
• 第三章 硅酸盐丙烯酸系纳米浆料的机械性能
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 单纱上浆强伸性测试
• 3.2.2 粘附性的测试
• 3.2.3 浆膜的制备
• 3.2.4 浆膜的耐磨性测试
• 3.2.5 浆膜的断裂强力及伸长率测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 单纱上浆强力与伸长率测试
• 3.3.2 粘附性的测试
• 3.3.3 浆料的成膜性
• 3.3.4 耐磨性
• 3.3.5 浆膜的强伸性
• 3.4 小结
• 第四章 硅酸盐丙烯酸系纳米浆料的溶解性能和溶液性质
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 浆膜吸湿性测试
• 4.2.2 接触角的测定
• 4.2.3 表面张力的测定
• 4.2.4 水溶解性的测定
• 4.2.5 浆液粘度测试
• 4.2.6 特性粘度的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 浆膜吸湿性
• 4.3.2 水溶解性能
• 4.3.3 浆液的润湿性能
• 4.3.4 浆液对聚酯膜和纤维素膜的黏附功
• 4.3.5 浆液的粘度
• 4.3.6 浆料的特性粘度
• 4.4 小结
• 第五章 PVA纳米浆料
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 PVA与MMT插层实验
• 5.2.2 XRD测试
• 5.2.3 浆料粘附性测试
• 5.2.4 浆纱断裂强力和伸长率的测定
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 XRD测试分析
• 5.3.2 单纱上浆断裂强力与伸长率
• 5.3.3 粘附性的测试
• 5.4 小结
• 参考文献
• 硕士期间完成及发表的论文
• 致谢