革用水性聚氨酯的合成及其应用研究

论文摘要

本文综述了水性聚氨酯的制备方法及其主要原料、水性聚氨酯的组成、应用和种类。探讨水性聚氨酯的发展前景。同时简述了PU革在我国的发展史,从行业的特点、优势和不足等方面论述了行业的现状,并对行业未来的发展提出了一些建议。然后综述了以甲苯二异氰酸酯、聚醚二元醇、二羟甲基丙酸为主要原料合成了水性聚氨酯乳液。同时叙述了采用二乙烯三胺内交联改性水性聚氨酯研究发现,改性乳液常温下贮存较好,有效贮存期超过了5个月,但常温成膜的性能较差,热处理之后随着二乙烯三胺用量的增加,涂膜的拉伸强度增大,吸水率极大的下降,性能得到改善。本文讨论了在皮革涂饰加工工序中,有机溶剂对环境造成了污染,并从涂饰剂种类、助剂和涂饰方法及设备选择的角度出发,论述了减少有机溶剂污染的方法及可能性。接着简述了以聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）,亲水单体二羟甲基丙酸（DMPA）,乙二胺为主要原料,以二羟甲基丙酸为亲水单体合成了一系列阴离子水性聚氨酯分散液,并将应用于织物整理剂、纸张光亮剂及鞋用胶粘剂上,取得了较好的效果。针对其不同的用途对水性聚氨酯的制备和应用工艺分别进行了探讨。结果表明,以不同分子质量的聚醚多元醇制备水性聚氨酯织物整理剂,可以达到不同的整理要求;调整反应过程中的NCO/OH比值,可以制备成膜性好、光泽度高的纸张光亮剂;以MDI制备的水性聚氨酯鞋用胶,剥离强度可达到100N/cm。本文从聚氨酯的结构出发主要讨论了聚氨酯水乳液的制备过程、乳液及膜性能、应用领域及一些改性方法。水性聚氨酯的制备大多采用内乳化剂,讨论了乳液的种类和机理,通过乳液的离心稳定性,电解质稳定性,胶膜的耐水性,红外光谱（IR）,差热分析（DSC）等对羟基交联丙烯酸酯共聚乳液的性能进行表征,结果表明:通过核壳聚合工艺把活性单体从壳单体的形式分布于乳胶粒的表面,可以显著降低膜的耐水性,提高交联度。制备了性能优良的具有核壳结构的水性聚氨酯乳液为种子乳液,进一步与丙烯酸及有机硅反应无皂共聚乳液将其用于织物上做涂层应用试验。各项性能较优。最后综述了国内外阳离子聚氨酯皮革涂饰剂的发展历程、应用方法及合成技术。以聚醚多元醇（N210,N330）,甲苯二异氰酸酯（TDI）,N-甲基二乙醇胺（MDEA）为主要原料,通过丙酮法合成了不同交联程度的阳离子聚氨酯乳液,讨论了N330/N210摩尔比对乳液粒径、粘度及胶膜性的影响。以聚酯多元醇,三羟甲基丙烷、甲苯二异氰酸酯和N-甲基二乙醇胺为主要原料合成了一种以水为介质的性能稳定的水性聚氨酯乳液,阐述了各种因素对产品物理性能的影响,获得了最佳配方。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 第一章 革用水性聚氨酯的合成及改性研究
• 1.1 水性聚氨酯的研究开发及制备方法
• 1.1.1 水性聚氨酯的主要原料
• 1.1.2 水性聚氨酯的制备方法
• 1.1.2.1 强制乳化法
• 1.1.2.2 自乳化法
• 1.1.2.3 自乳化型水性聚氨酯的制备工艺
• 1.1.2.3.1 丙酮法
• 1.1.2.3.2 预聚体分散法
• 1.1.2.3.3 封端NCO基团法
• 1.2 水性聚氨酯的应用
• 1.2.1 织物涂层整理
• 1.2.2 皮革涂饰剂
• 1.2.3 胶粘剂
• 1.2.4 涂料
• 1.3 PU革
• 1.3.1 PU革的发展
• 1.3.2 我国PU革的现状
• 1.3.2.1 PU革布局
• 1.3.2.2 PU革产量
• 1.3.2.3 产品结构
• 1.3.2.4 生产工艺
• 1.3.2.5 行业特征
• 1.3.2.6 PU革行业的发展优势
• 1.3.2.7 PU革行业的不足
• 1.3.2.7.1 基础原料欠缺
• 1.3.2.7.2 产品档次偏低
• 1.3.2.7.3 环保意识薄弱
• 1.4 水性聚氨酯的合成和改性研究
• 1.4.1 实验部分
• 1.4.1.1 水性聚氨酯分散体的合成
• 1.4.1.2 内交联改性
• 1.4.1.3 FT-IR实验
• 1.4.2 结论
• 第二章 水性聚氨酯皮革涂饰剂
• 2.1 水性聚氨酯的类型及制备
• 2.1.1 乳液型PU
• 2.1.2 水溶型PU
• 2.2 水性PU涂饰剂的现状及发展
• 2.2.1 国外水性PU涂饰剂
• 2.2.2 国内水性PU涂饰剂
• 2.3 涂饰
• 2.3.1 PU乳液的改性
• 2.3.1.1 丙烯酸类改性
• 2.3.1.1.1 PUA乳液共聚法
• 2.3.1.1.2 PUA核壳乳液聚合法
• 2.3.1.1.3 PUA互穿网络乳液聚合法
• 2.3.2 环氧树脂改性
• 2.3.3 硝化纤维改性
• 2.3.4 有机硅改性
• 2.4 发展趋势
• 2.5 高含量水性脂肪族聚氨酯皮革涂饰剂的合成
• 2.6 水性聚氨酯涂饰剂
• 2.7 结语
• 第三章 聚氨酯皮革涂饰剂中-NCO含量的控制
• 3.1 聚氨酯预聚物中-NCO含量的控制方法
• 3.2 预聚体NCO质量分数与PU乳液性能关系的研究
• 3.3 结语
• 第四章 丙烯酸改性水性聚氨酯的研究进展
• 4.1 丙烯酸树脂与水性聚氨酯物理共混改性
• 4.2 复合乳液共聚
• 4.2.1 种子乳液聚合法
• 4.2.2 原位乳液聚合法
• 4.2.3 溶液复合转相法
• 4.3 接枝共聚法
• 4.3.1 PU与PA的共混交联法
• 4.3.2 PU与PA双预聚体法
• 4.3.3 PU膜表面与PA的接枝
• 4.4 聚丙烯酸改性水性聚氨酯的研究
• 4.5 聚丙烯酸改性水性聚氨酯的方法
• 4.5.1 PU和PA的直接掺混
• 4.5.2 PU和PA的复合乳液共聚
• 4.5.2.1 不饱和单体法
• 4.5.2.2 不饱和化合物封端法
• 4.5.3 PU和PA的接枝共聚法
• 4.5.3.1 PU与PA的共混交联法
• 4.5.3.2 PU与PA的双预聚体法
• 4.5.3.3 PU膜表面与PA的接枝
• 4.5.4 PU和PA的互穿网络法
• 4.5.5 PU和PA的核壳聚合法
• 4.6 其它方法
• 4.7 结语
• 第五章 阳离子聚氨酯皮革涂饰剂
• 5.1 国内聚氨酯皮革涂饰剂的发展概况
• 5.2 国外阳离子皮革涂饰剂发展概况
• 5.3 阳离子型涂饰剂的优点及其应用研究
• 5.4 阳离子型聚氨酯高档涂饰剂的合成研究
• 5.5 交联型阳离子聚氨酯乳液的研究
• 5.6 性能表征
• 5.6.1 乳液的性能
• 5.6.2 乳胶膜的性能
• 5.6.2.1 胶膜的耐水性
• 5.6.2.2 胶膜的DSC分析
• 5.6.2.3 胶膜的动态力学分析（DMTA）
• 5.6.2.4 胶膜的机械性能
• 5.7 结语
• 第六章 水性聚氨酯皮革光亮剂及其它的研究
• 6.1 光亮剂
• 6.1.1 水性聚氨酯乳液皮革光亮剂的合成研究
• 6.1.2 DPU-9188水性聚氨酯皮革光亮剂的研究
• 6.1.3 高性能水性聚氨酯皮革光亮剂的研制
• 6.1.4 阴离子水性聚氨酯皮革光亮剂的研制
• 6.1.5 水乳型皮革顶层光亮剂的研制
• 6.1.6 内交联型水性聚氨酯皮革光亮剂的合成
• 6.2 其它
• 6.2.1 高档合成加脂剂SE-40的研制与应用
• 6.2.1.1 合成加脂剂SE-40的介绍
• 6.2.1.2 SE-40合成加脂剂性能要求的设计
• 6.2.1.3 SE-40合成加脂剂的制备
• 6.2.1.4 SE-40合成加脂剂技术指标
• 6.2.1.5 SE-40合成加脂剂在制革上的应用
• 6.2.1.6 小结
• 6.2.2 树脂鞣剂及其进展
• 6.2.2.1 氨基树脂鞣剂
• 6.2.2.2 苯乙烯-马来酸酐树脂鞣剂
• 6.2.2.3 聚氨酯类鞣剂
• 6.2.2.4 丙烯酸树脂类鞣剂
• 6.2.2.5 展望
• 第七章 全文总结及展望
• 7.1 水性聚氨酯合成常用原料
• 7.2 水性聚氨酯的合成
• 7.3 水性聚氨酯的应用
• 7.4 水性聚氨酯的研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表