应用于纺织品数码功能整理的蓝光引发自由基聚合固化体系研究

【摘要】纺织品功能整理能够赋予纺织品所需的特定功能,符合市场多元化发展的方向并满足了消费者不同的服用需求,但通常存在能耗排污严重、无法实现按需整理等问题。本课题应用光固化反应机理并借鉴数码喷墨印花的喷射方式,提出了蓝光固化数码功能整理的新概念,即先将功能性物质与低聚物、单体和光引发剂共同按需喷射施加到织物表面,再用蓝光引发自由基聚合,形成大分子固化膜,替代传统工艺中的浸轧和热固化步骤。由低聚物与单体组成的聚合体系直接决定了固化产物的基本性能,本课题经过对聚合体系的系统研究,开发出应用于纺织品数码功能整理的蓝光固化聚合体系,为蓝光固化技术和数码加工技术在纺织染整领域的集成创新应用奠定理论基础。首先,对蓝光引发自由基聚合反应的动力学及机理进行了研究,采用实时红外光谱法和光差动热分析法跟踪分析了光照强度、引发剂与助引发剂的比例以及引发剂浓度等因素对典型单体三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)的光反应动力学的影响,并对樟脑醌/4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯(CQ/EDB)引发体系的引发机理又进行了分析讨论,结果表明：蓝光固化自由基反应CQ/EDB引发体系的引发机理为：樟脑醌吸收蓝光后激发与叔胺发生供氢反应形成叔胺活性自由基,从而诱导TPGDA的链增长反应；为达到较高的蓝光聚合反应双键转化率,优化的蓝光聚合反应引发条件为：蓝光光照强度为16.9mW/cm2,樟脑醌与4-(二甲氨基)苯甲酸乙酯的质量比为1：1,樟脑醌浓度为0.5wt%。其次,探究了丙烯酸酯类单体的化学结构与蓝光固化薄膜的静态拉伸机械性能和动态热机械性能之间的构效关系,为开发蓝光固化柔性聚合体系提供一定的理论指导。结果表明：在链长近似的前提下,单体的官能度增加,固化膜的强力提高,柔韧性下降,Tg上升；单体的烷烃链增长,固化膜的强力、柔韧性和Tg均下降；单体中甲基取代基的引入可提高固化膜的强力和Tg,但柔韧性下降。最后,对脂肪族聚氨酯二丙烯酸酯体系、环氧改性聚酯二丙烯酸酯体系和超支化聚氨酯六丙烯酸酯体系进行了系统的研究,优选出应用于纺织品数码功能整理的无毒低味、强力与柔韧性俱佳的固化配方,初步建立了蓝光柔性聚合体系的相关性能参数标准,并以棉织物的数码抗紫外整理为例,探讨了蓝光聚合体系在功能整理方面的可行性,得到如下结论：适合于纺织品数码功能整理的蓝光固化聚合体系：①80/20AliphaticPUA/TPGDA,②60/40AliphaticPUA7HEMA,③60/40AliphaticPUA/IBOMA,④60/40Epoxy-PEA/TPGDA,Epoxy-PEA/IBOMA,⑥80/20HBPUA/TPGDA;初步建立了蓝光固化柔性聚合体系的相关性能参数标准：拉伸应力2.5-1OMPa,柔韧性0.5级,25℃下黏度55-750cPa·s,玻璃化转变温度25-85℃；蓝光固化数码抗紫外线整理后的棉织物的紫外线透过率在3%以下,UPF值达到85-92,织物的强力有一定的提高,织物手感无明显变化,不同聚合体系之间的差异不明显。
【作者】许陈莹；
【导师】邵建中；
【作者基本信息】浙江理工大学，纺织化学与染整工程，2014，硕士
【关键词】蓝光固化；数码功能整理；聚合体系；丙烯酸酯；化学结构；柔韧性；

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