改性花椒籽油/水滑石纳米复合加脂剂的制备及性能研究

摘要

加脂剂的使用会增加皮革的易燃性和雾化值，从而对皮革的使用安全性产生不利影响。因此开发具有阻燃性和低雾化值的新型皮革加脂剂势在必行。本研究以废弃的花椒籽油和镁铝水滑石为（MgAl-LDH）主要原料，制备了改性花椒籽油/水滑石纳米复合加脂剂，并将其应用于皮革加脂工艺，探究了LDH的引入量对加脂后坯革阻燃性和雾化值的影响规律。主要研究内容如下： （1）以花椒籽油为原料，首先对其进行降酸处理，进而与马来酸酐和焦亚硫酸钠进行反应制备加脂剂，并将其应用于皮革加脂工艺。结果表明，最优降酸工艺为：甘油与花椒籽油的摩尔比为1:1，催化剂用量为2%，反应温度为130℃，反应时间为3h；甲醇与花椒籽油的摩尔比为1:1，反应温度为70℃，反应时间为3h时；最优琥珀酸酯磺酸化工艺条件为：花椒籽油与马来酸酐的摩尔比为1:1.14，反应温度为110℃，反应时间为3h，马来酸酐与焦亚硫酸钠的摩尔比为1:0.55，反应温度为80℃，反应时间为2h；所制得的改性花椒籽油（MZBMSO）加脂剂放置稳定性和稀释稳定性良好，对酸和碱有良好的抗破乳能力，粒径为248nm。应用结果表明：MZBMSO加脂后坯革的力学性能各项指标均满足我国服装革的标准；但是，坯革燃烧时损毁长度高达81mm、质量损失为60%以上，雾化值为24.7mg，表明阻燃性较差，雾化值较高，有待改善。 （2）采用硬脂酸钠对镁铝-碳酸根水滑石（MgAl-CO32-LDH）进行改性，通过原位法将硬脂酸-LDH（s-LDH）引入MZBMSO，制得具有插层结构的MZBMSO/s-LDH纳米复合加脂剂，并将其应用于皮革加脂工艺。应用结果表明，当s-LDH引入量为4%时，MZBMSO/s-LDH加脂后坯革的阻燃性最优，与MZBMSO加脂坯革相比，其损毁长度减少49.4%，烟密度减少76%，极限氧指数（LOI）达到28.0%；而当s-LDH的引入量为1%时，MZBMSO/s-LDH加脂后坯革的雾化值最低，与MZBMSO加脂坯革相比，雾化值下降19.3%。探究了坯革气相和固相阻燃机制，表明s-LDH可以渗透到胶原纤维中，改善胶原纤维的阻燃性，同时抑制燃烧时可燃性气体的释放。 （3）采用氧化海藻酸钠（OSA）对MgAl-LDH进行改性，通过溶液共混法将OSA-LDH引入MZBMSO，并将其应用于皮革加脂工艺。结果表明：LDH在纳米复合加脂剂中主要以单片层形式存在，当m(OSA):m(LDH)为1:0.4时，LDH在复合加脂剂中部分恢复成层状堆积结构，且加脂后坯革的阻燃性最优，与MZBMSO加脂坯革相比，其损毁长度减少36.1%，烟密度减少37.5%，LOI达到26.3%；当m(OSA):m(LDH)为1:0.2时，MZBMSO/OSA-LDH加脂坯革的雾化值最低，与MZBMSO加脂坯革相比下降45%。探究了OSA-LDH与坯革的作用机制，结果表明OSA-LDH可以交联于胶原纤维，并均匀的分散于坯革内部，通过空间位阻和吸附效应抑制坯革雾化。 （4）采用水溶性溶剂洗涤法处理MgAl-LDH，通过原位法将丙酮处理LDH（AMO-LDH）引入MZBMSO，得到剥离型MZBMSO/AMO-LDH纳米复合加脂剂，并将其应用于皮革加脂工艺。当AMO-LDH引入量为10%时，MZBMSO/AMO-LDH加脂坯革的阻燃性最优，与MZBMSO加脂坯革相比，其损毁长度减少73.3%，烟密度减少69%，LOI达到28.3%；而当AMO-LDH的引入量为6%时，MZBMSO/AMO-LDH加脂坯革的雾化值最低，与MZBMSO加脂坯革相比下降84%。 综合对比MZBMSO/s-LDH、MZBMSO/OSA-LDH和MZBMSO/AMO-LDH加脂后坯革的阻燃性和雾化值，其阻燃性大小依次为：MZBMSO/AMO-LDH加脂后坯革＞MZBMSO/s-LDH加脂后坯革＞MZBMSO/OSA-LDH加脂后坯革；雾化值降低幅度依次为：MZBMSO/AMO-LDH加脂后坯革＞MZBMSO/OSA-LDH加脂后坯革＞MZBMSO/s-LDH加脂后坯革。

目录

符号说明

1. 文献综述

1.1 引言

1.2 花椒籽油的研究进展

1.3 聚合物/LDH纳米复合材料的制备及其阻燃性的研究进展

1.4 加脂剂的研究进展

1.5 课题的提出

1.6 论文主要创新点

2. 实验部分

2.1 主要试剂及仪器

2.2 改性花椒籽油的研究

2.3 改性花椒籽油/改性水滑石复合加脂剂的研究

2.4 改性花椒籽油/水滑石复合加脂剂的应用实验

2.5 结构表征与性能检测

3. 结果与讨论

3.1 琥珀酸酯磺酸化花椒籽油加脂剂的研究

3.2 改性花椒籽油/硬脂酸改性水滑石复合加脂剂的研究

3.3 改性花椒籽油/氧化海藻酸钠改性水滑石复合加脂剂的研究

3.4 改性花椒籽油/水溶性溶剂洗涤水滑石复合加脂剂的研究

4. 结论

致谢

参考文献

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