水性聚氨酯的合成及其在粘胶织物抗皱整理中的应用

【摘要】粘胶织物具有优良的性能,但由于其自身结构的原因,其抗皱整理成为难点。水性聚氨酯以水为分散介质,安全环保、相容性好、使用方便,能利用自身的弹性和韧性,赋予织物良好的回弹性和拉伸性能。通过调节聚氨酯高分子结构,可以改变其弹性性能。鉴于此,本课题以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI).多元醇、二羟甲基丙酸(DMPA).小分子二元醇为原料,采用“预聚—亲水扩链—小分子扩链—水扩链—分散”等步骤,制备一系列脂肪族水性聚氨酯(WPU)。研究了多元醇种类及分子量、小分子扩链剂种类、-NCO/-OH摩尔比(r值)对水性聚氨酯乳液和乳胶膜的影响,并结合其对织物抗皱整理效果,确定合成水性聚氨酯的组分。优化水性聚氨酯用作抗皱整理剂的配方和工艺,并用其与2D树脂二元复配,得到低甲醛无损抗皱整理剂。具体内容与结果如下。第一部分：水性聚氨酯不同结构与性能的关系。相比PPG型聚氨酯、聚酯多元醇型聚氨酯,PTMG型聚氨酯乳液平均粒径、黏度更小,乳液更稳定；形成乳胶膜更加软而韧；通过TGA和DSC分析,证明其微相分离程度更高；DMA分析发现其膜微相分离程度高,但随温度升高,微相分离程度有所降低。随着PTMG分子量的增加,其合成的聚氨酯乳液粒径和黏度更大,乳胶膜更加软、韧。发现扩链剂结构对乳液黏度影响不大,但对乳液粒径、断裂强力、断裂伸长率有影响,具体表现为：扩链剂含碳越少,侧链基团越小、数目越少,结构越规整,乳液粒径越小,聚氨酯膜的强度越大。发现r值增大,乳液平均粒径略微减小,在-OH过量时乳液黏度大于-NCO过量时乳液,-NCO过量的程度对乳液黏度影响不大；r值越大,WPU的刚性越强,形变越小。第二部分：水性聚氨酯组分的确定。通过不同结构对水性聚氨酯和织物抗皱整理的影响分析,确定大分子多元醇选用PTMG-1800,小分子扩链剂选用PD-9,乳液r值确定为1.3。第三部分：水性聚氨酯抗皱整理剂的应用研究。单独整理时,整理剂用量选择90-110g/L为宜,140℃为最佳烘焙温度,最佳烘焙时间为3min。与2D树脂二元复配,在降低2D树脂用量的情况下,织物折皱回复角相比原布增加近60°,断裂强力提升近20N,断裂伸长率提高近15%。论文研究表明,以PTMG、IPDI为主要单体,采用预聚体混合法,通过DMPA亲水扩链、PD-9再次扩链、水最后扩链分散的脂肪族水性聚氨酯,微相分离程度高,具有优良弹性,与2D树脂二元复配处理粘胶织物可以使织物折皱回复角提高近600,断裂强力提升近20N,断裂伸长率提高近15%,基本实现低甲醛无损抗皱整理。
【作者】吴邓军；
【导师】闵洁；
【作者基本信息】东华大学，纺织工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】水性聚氨酯；粘胶织物；抗皱整理；

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