耐黄变型聚丙烯酸酯/纳米ZnO皮革涂饰的合成及应用研究

摘要

聚丙烯酸酯乳液因其优异的成膜性能，已成为皮革涂饰中应用最广泛的一类涂饰材料。但随着经济的发展，人们对生活品质的要求逐渐提高，因此制备应用性能优异且美观耐用的皮革涂饰产品迫在眉睫。本研究以提高聚丙烯酸酯涂饰剂的应用性能为目标，利用无机纳米材料的优异特性，制备耐黄变型聚丙烯酸酯/纳米ZnO复合涂饰剂，并应用于皮革涂饰，在提高涂层基本应用性能的基础上，改善产品的耐黄变性能，大大提高产品的性价比和附加值。
　　在课题组前期的研究基础上，本研究首先采用单原位法制备了聚丙烯酸酯/纳米ZnO复合乳液，以复合乳液稳定性、外观，复合薄膜的外观、力学性能、耐水性能和耐黄变性能为指标，优化得到了单原位法复合乳液的制备工艺:引发剂过硫酸铵-亚硫酸氢钠(APS-SHS)用量为0.8％（以单体总质量计，下同），nAPS∶nSHS为4∶1，乳化剂为3.0％的十二烷基硫酸钠(SDS)，新共聚单体为2.0％的丙烯酸异辛酯（EHA）。经其涂饰后的革样与纯聚丙烯酸酯乳液涂饰后革样相比，透气性和透水汽性分别提高了8.52％和70.41％，力学性能、耐水性均有不同程度的提高，且革样耐黄变。
　　为了进一步提高复合乳液的稳定性，研究了双原位法制备聚丙烯酸酯/纳米ZnO复合乳液，并以复合乳液稳定性、外观，复合薄膜的外观、力学性能、耐水性能和耐黄变性能为指标，优化得到了复合乳液的制备工艺:前驱体醋酸锌用量为3.0％，且1/3前驱体与部分单体一起加入，剩余与引发剂一起滴加，催化剂氨水在前驱体加入之前加入，硅烷偶联剂为3.0％的乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)。傅里叶红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和动态激光光散射(DLS)的结果显示纳米ZnO已成功在基体中生成。经其涂饰后革样的透气性和透水汽性分别提高了52.04％和22.10％，耐水性能也有一定的提高，且革样的耐黄变性能较好。
　　对比两种方法，双原位法制备工艺简单，但仍处于初步探索阶段，性能并不及工艺较为成熟的单原位法。

目录

摘要

1 文献综述

1．1 引言

1．2 聚丙烯酸酯乳液的改性研究

1．2．1 有机材料对聚丙烯酸酯乳液的改性研究

1．2．2 无机材料对聚丙烯酸酯乳液的改性研究

1．3 聚合物／纳米ZnO复合材料的研究

1．3．1 物理共混法

1．3．2 原位法

1．4 皮革涂饰材料的耐黄变研究

1．5 本课题的研究目的和研究内容

1．5．1 本课题的研究目的及意义

1．5．2 本课题的研究内容及方法

1．5．3 本课题的创新之处

2 实验部分

2．1 主要原料及仪器设备

2．1．1 主要原料

2．1．2 主要仪器设备

2．2 单原位法聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液的制备

2．2．1 单原位法聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液的制备工艺

2．2．2 单原位法聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液制备的单因素实验

2．3 双原位法聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液的制备

2．3．1 双原位法聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液的制备工艺

2．3．2 双原位法聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液制备的单因素实验

2．4 聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液性能的测定

2．4．1 复合乳液凝胶率的测定

2．4．2 复合乳液单体转化率的测定

2．4．3 复合乳液离心稳定性的测定

2．5 聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合薄膜性能的测定

2．5．1 复合薄膜的制备

2．5．2 复合薄膜力学性能的测定

2．5．3 复合薄膜耐水性能的测定

2．5．4 复合薄膜耐黄变性能的测定

2．6 聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液的涂饰应用研究

2．6．1 涂饰应用

2．6．2 涂饰后革样透气性能的测定

2．6．3 涂饰后革样透水汽性能的测定

2．6．4 涂饰后革样力学性能的测定

2．6．5 涂饰后革样耐水性能的测定

2．6．6 涂饰后革样耐黄变性能的测定

2．6．7 涂饰后革样耐干湿擦性能的测定

2．6．8 涂饰后革样常温耐折牢度的测定

2．7 聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液的表征

2．7．1 红外光谱

2．7．2 动态激光光散射

2．7．3 透射电镜

2．7．4 扫描电镜

3 单原位法聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液的研究

3．1 引发剂对聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液及薄膜性能的影响

3．1．1 引发剂用量对复合乳液及薄膜性能的影响

3．1．2 引发剂组分摩尔比对复合乳液及薄膜性能的影响

3．2 乳化剂对聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液及薄膜性能的影响

3．2．1 乳化剂种类对复合乳液及薄膜性能的影响

3．2．2 单一乳化剂用量对复合乳液及薄膜性能的影响

3．3 中和剂对聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液及薄膜性能的影响

3．3．1 中和剂种类对复合乳液及薄膜性能的影响

3．3．2 中和pH对复合乳液及薄膜性能的影响

3．4 新共聚单体对聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液及薄膜性能的影响

3．4．1 EA用量对复合乳液及薄膜性能的影响

3．4．2 ERA用量对复合乳液及薄膜性能的影响

3．4．3 EGDMA用量对复合乳液及薄膜性能的影响

3．4．4 TMPTA用量对复合乳液及薄膜性能的影响

3．4．5 新共聚单体种类对复合乳液及薄膜性能的影响

3．5 单原位法聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液在皮革涂饰中的应用

3．5．1 透气性结果分析

3．5．2 透水汽性结果分析

3．5．3 力学性能结果分析

3．5．4 耐水性能结果分析

3．5．5 耐黄变性能结果分析

3．5．6 耐干湿擦性能结果分析

3．5．7 耐折牢度结果分析

3．6 小结

4 双原位法聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液的研究

4．1 前驱体对聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液及薄膜性能的影响

4．1．1 前驱体加入方式对复合乳液及薄膜性能的影响

4．1．2 前驱体用量对复合乳液及薄膜性能的影响

4．2 催化剂加入方式对聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液及薄膜性能的影响

4．3 硅烷偶联剂对聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液及薄膜性能的影响

4．3．1 硅烷偶联剂种类对复合乳液及薄膜性能的影响

4．3．2 A-151用量对复合乳液及薄膜性能的影响

4．4 双原位法聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液及薄膜的表征

4．4．1 红外光谱分析

4．4．2 动态激光光散射分析

4．4．3 透射电镜分析

4．4．4 扫描电镜分析

4．5 双原位法聚丙烯酸酯／纳米ZnO复合乳液在皮革涂饰中的应用

4．5．1 透气性结果分析

4．5．2 透水汽性结果分析

4．5．3 力学性能结果分析

4．5．4 耐水性能结果分析

4．5．5 耐黄变性能结果分析

4．5．6 耐干湿擦性能结果分析

4．5．7 耐折牢度结果分析

4．6 小结

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间获得的学术成果

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