超支化-线性聚合物的合成及其对皮革的加脂效能研究

摘要

本论文以椰子油脂肪酸二乙醇酰胺(CDEA)为核分子，二羟甲基丙酸(DMPA)为AB2单体，对甲苯磺酸(p-TSA)为催化剂，制备出一系列(CHBPx系列，x表示第x代超支化聚合物)可用于皮革加脂的端羟基超支化-线性聚酯(CHBP1，CHBP2和CHBP3);然后在CHBPx系列产品的基础上，接枝马来酸酐(MA)，制备出一系列(MHBPx系列，x表示第x代超支化聚合物)同样可用于皮革加脂的端羧基超支化-线性聚酯(MHBP1，MHBP2和MHBP3);同时，利用甘油、环氧丙烷和油酸对比制备出一系列(HBPG-X系列，X表示平均每个聚醚分子含有的油酸数量)端羟基超支化-线性聚醚(HBPG-1，HBPG-2和HBPG-3)。其后，分别研究了CHBPx系列产品，MHBPx系列产品以及HBPG-X系列产品的结构和乳液性能，并以绵羊皮蓝湿革为原料，以革样的柔软度和力学性能等为考察指标，对它们的加脂性能进行了研究。
　　经单因素优化和正交试验分析，烷醇酰胺与二羟甲基丙酸的最佳反应温度为160℃，反应时间为4h，催化剂对甲苯磺酸用量为烷醇酰胺用量的1％。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)和核磁共振氢谱的分析，证明了烷醇酰胺与二羟甲基丙酸发生了酯化反应。利用表面张力仪对产物的表面活性进行了分析。结果表明:CHBPx系列产品具有良好的表面活性，并且随产物代数的升高，表面活性呈下降趋势，另外，产品还具有良好的乳化性能，同时相比于烷醇酰胺耐硬水性也有所提高。随后将CHBPx系列产品进行皮革乳液加脂试验，利用正交实验确定了CHBPx系列产品最佳加脂条件:加脂时间60min，加脂温度40℃，加脂剂用量为绵羊皮蓝湿革质量的10％。之后分别利用柔软度仪和材料拉力机测定了经过CHBPx系列产品加脂后的成革柔软度和物理机械性能，发现成革柔软度随产物代数的升高逐渐降低，拉伸强度和撕裂强度均较加脂前高。厚度测定结果显示，随产物代数的升高，成革增厚率逐渐降低，部位差逐渐减小。
　　为了提高产物的乳液稳定性和水溶性，利用马来酸酐对CHBPx系列产品进行了羧基化改性，正交试验结果表明，马来酸酐与CHBPx系列产品的最佳反应条件是:温度为90℃，反应时间为4h，CHBPx的羟基与马来酸酐的摩尔比为1∶1.4。通过红外光谱的分析，证明了产物的成功合成。随后利用正交实验确定了该端羧基产品的最佳加脂条件:加脂温度50℃，加脂时间40min，产品用量为蓝湿革质量的8％。该类产品的加脂规律性与端羟基产品类似，均表现为随产物代数的增高，成革柔软度降低，增厚率降低，部位差减小。
　　线性结构的多寡是另一个影响皮革柔软度的重要因素，本论文采用阴离子开环聚合法，以丙三醇和环氧丙醇为原料，甲醇钠为催化剂，制备得到了第三代超支化聚醚，然后利用油酸对其进行不同程度的酯化改性，得到了端羟基超支化-线性聚醚(HBPG-X系列)，利用FT-IR以及1H-NMR证明了反应的成功进行。随后将其应用于蓝湿革的加脂，粒度测定结果显示产物的分子体积随线性长链的增多而增大，受分子尺寸的影响，线性链段的增多并没有提高成革的柔韧性。另外，相比于聚酯产品，聚醚产品的加脂效果更为优越。

目录

摘要

符号说明

1 文献综述

1．1 烷醇酰胺简介

1．2 烷醇酰胺型加脂剂的一般制备方法

1．3 烷醇酰胺型加脂剂在皮革中的应用

1．4 超支化聚合物简介

1．5 超支化聚合物的合成方法

1．5．1 ABx型单体的自聚与有核一步法

1．5．2 A2与By型单体聚合

1．5．3 自缩合乙烯基聚合

1．5．4 自缩合开环聚合

1．6 超支化聚合物在皮革工业中的应用

1．6．1 皮革复鞣剂

1．6．2 皮革鞣剂

1．6．3 皮革涂饰剂

1．6．4 皮革废水处理

1．6．5 甲醛捕获剂

1．6．6 其他

1．7 本课题的研究意义及研究内容

1．7．1 研究意义

1．7．2 研究内容

2 端羟基超支化-线性聚酯的制备及应用

2．1 主要试剂及仪器

2．2 端羟基超支化-线性聚酯的制各

2．3 实验分析

2．3．1 反应体系酸值的测定

2．3．2 端羟基超支化-线性聚酯的结构表征

2．3．3 端羟基超支化-线性聚酯的性能测试

2．4 端羟基超支化-线性聚酯的加脂应用实验

2．4．1 加脂应用工艺

2．4．2 皮革厚度的测定

2．4．3 皮革柔软度的测定

2．4．4 皮革机械性能的测定

2．4．5 皮革透水汽性的测定

2．5 结果与讨论

2．5．1 反应条件的优化

2．5．2 端羟基超支化-线性聚酯结构表征

2．5．3 端羟基超支化-线性聚酯的性能分析

2．5．4 加脂工艺的正交实验优化

2．5．5 成革性能分析

2．6 本章小结

3 端羟基超支化．线性聚酯的改性及皮革加脂应用

3．1 主要试剂及仪器

3．2 端羧基超支化-线性聚酯的制备

3．3 实验分析

3．3．1 反应体系酸值的测定

3．3．2 端羧基超支化-线性聚酯的结构表征

3．3．3 端羧基超支化-线性聚酯的乳液性能测试

3．4 端羧基超支化-线性聚酯的加脂应用实验

3．5 结果与讨论

3．5．1 合成方法的正交实验优化

3．5．2 端羧基超支化-线性聚酯的结构表征

3．5．3 端羧基超支化-线性聚酯的乳液性能分析

3．5．4 加脂工艺的正交实验优化

3．5．5 成革性能分析

3．6 本章小结

4 端羟基超支化-线性聚醚的制备及加脂应用

4．1 主要试剂及仪器

4．2 端羟基超支化-线性聚醚的制备

4．3 实验分析

4．4 端羟基超支化-线性聚醚的加脂应用实验

4．5 结果与讨论

4．5．1 端羟基超支化-线性聚醚的结构表征

4．5．2 端羟基超支化-线性聚醚的乳液性能分析

4．5．3 成革性能分析

4．6 本章小结

5 结论

5．1 主要结论

5．2 主要创新点

5．3 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

攻读硕士学位期间参与的项目

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