端氨基超支化聚合物改性超细纤维合成革仿天然皮革研究

摘要

本研究合成了一种改性材料，有效提高超细纤维合成革各项性能。以N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)和二乙烯三胺(DETA)为原料，以水为溶剂，采用Michaeladdition（迈克尔加成）法合成了端氨基超支化聚合物(NH2-HBP)，采用傅里叶红外光谱仪和核磁共振对NH2-HBP的结构进行了表征，同时采用凝胶渗透色谱仪对其相对分子质量分布进行了测定。并以产率和伯氨基含量为考察指标对反应温度、加料比例和反应时间进行了优化，得出较佳的合成条件为:n(MBA)∶n(DETA)为1∶1.1，温度为70℃，反应时间为24h。在此条件下，NH2-HBP的氨基含量为2.83mmol/g，NH2-HBP的产率为91.16％。
　　 以有机膦FCC为交联剂，将合成的NH2-HBP交联至硫酸处理的服装用聚酰胺超细纤维合成革基布上，以解决超细纤维合成革基布上染率低和色牢度差的问题。对改性前后基布的原子力显微镜(AFM)图和热重分析(TGA)图进行分析，探讨其改性效果;考察有机膦FCC交联剂用量和NH2-HBP用量两个单因素对基布的上染率、表面色度、耐干湿擦牢度、透水汽性能及物理机械性能的影响。研究结果表明:当有机膦FCC交联剂用量为基布中伯氨基含量的60％，NH2-HBP用量为基布中伯氨基含量的200％时，基布的上染率最好，可由59.09％提高至98.68％，耐干擦牢度能够从3级提高至4-4.5级，耐湿擦牢度能够从2级提高至3.5级，基布表面色度也有明显提高，并且对基布的物理机械性能、透水汽性能没有较大影响，改性效果显著。
　　 采用“两步法”对鞋用聚酰胺超细纤维合成革基布进行改性，提高其卫生性能。首先，以戊二醛为交联剂，将NH2-HBP交联至甲酸预处理的超细纤维合成革基布上，得到初步改性超细纤维合成革基布;再以戊二醛为交联剂，将采用胰酶水解制备的明胶水解液交联至初步改性的超细纤维合成革基布上，得到改性超细纤维合成革基布。以超细纤维合成革基布的卫生性能、物理机械性能为考察指标，对戊二醛的用量、NH2-HBP的用量两个单因素进行了研究。研究结果表明:戊二醛的较佳用量为基布中伯氨基含量的1.1倍（基布中伯氨基含量约为0.201mmol/g）。此时，基布的透水汽性可达0.7691g/10cm2·24h，较之未改性基布提高了86.7％;吸湿性可达3.357ml/g·24h，较之未改性基布提高48.8％;抗张强度可达18.79N/mm2，较之未改性基布提高了19.8％;撕裂强度可达103.18N/mm，较之未改性基布提高了2.69％。NH2-HBP的较佳用量为基布伯氨基含量的300％。此时，基布的透水汽性可达0.576g/10cm2·24h，较之未改性基布提高了113％;吸湿性可达3.274ml/g·24h，较之未改性基布提高42.3％;抗张强度可达18.79N/mm2，较之未改性基布提高了3.5％;撕裂强度可达103.4825N/mm，较之未改性基布提高了2.98％;同时，改性后基布的SEM图表明基布的纤维分散性大大提高。
　　 采用戊二醛分别将NH2-HBP和明胶水解液交联至超细纤维合成革基布上，得到改性基布，然后采用天然皮革的涂饰工艺对改性后基布进行涂饰，对改性基布、未改性基布以及酸改性基布的涂饰效果进行对比研究。实验结果表明:改性基布的涂饰效果最佳，涂饰后基布涂层的剥离强度大幅度增强，基布的吸水性、透水汽性也大大增加，且基布的抗张强度、撕裂强度、断裂伸长率与空白基布相比无较大变化。

目录

摘要

符号说明

1 引言

1．1 超细纤维合成革基布的组成及改性研究

1．1．1 超细纤维合成革基布加工工艺及主要组分

1．1．2 聚酰胺纤维的结构特点及其改性研究

1．1．3 聚氨酯结构特点及其改性研究

1．2 超支化聚合物的合成

1．2．1 超支化聚合物的特点

1．2．2 超支化聚合物合成方法

1．2．3 端氨基超支化聚合物的合成与概述

1．2．4 超支化聚合物在皮革合成革行业应用现状

1．3 课题的提出

1．4 主要研究内容

2 端氨基超支化聚合物的合成

2．1 主要仪器和实验材料

2．1．1 主要实验材料

2．1．2 主要实验仪器

2．2 实验方法及检测

2．2．1 端氨基超支化聚合物的合成

2．2．2 端氨基超支化聚合物合成单体比例因素优化

2．2．3 端氨基超支化聚合物反应温度的优化

2．2．4 端氨基超支化聚合物反应时间的优化

2．2．5 端氨基超支化聚合物产率的测定

2．2．6 端氨基超支化聚合物伯氨基含量的测定

2．2．7 端氨基超支化聚合物结构表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 端氨基超支化聚合物合成单体比例的研究

2．3．2 端氨基超支化聚合物的结构表征

2．4 本章小结

3 基于端氨基超支化聚合物改性超细纤维合成革基布染色性能研究

3．1 主要试剂和仪器设备

3．1．1 主要实验材料

3．1．2 主要实验仪器

3．2 实验方法及检测

3．2．1 改性超细纤维合成革基布染色工艺

3．2．2 有机膦FCC用量单因素研究

3．2．3 端氨基超支化聚合物用量单因素研究

3．2．4 改性前后超细纤维合成革基布伯氨基含量的测定

3．2．5 改性前后超细纤维合成革基布的原子力显微镜(AFM)分析

3．2．6 改性前后超细纤维合成革基布热失重(TGA)分析

3．2．7 改性前后超细纤维合成革基布扫描电子显微镜(SEM)分析

3．2．8 改性前后超细纤维合成革基布染色性能的测定

3．2．9 改性前后超细纤维合成革基布物理机械性能的测定

3．2．10 改性前后超细纤维合成革基布卫生性能的测定

3．3 结果与讨论

3．3．1 有机膦FCC用量对改性超细纤维合成革基布染色性能影响研究

3．3．2 端氨基超支化聚合物用量对超细纤维合成革基布染色性能影响研究

3．3．3 端氨基超支化聚合物改性超细纤维合成革基布效果表征

3．4 本章小结

4 “两步法”改善超细纤维合成革基布的卫生性能

4．1 主要试剂和仪器设备

4．1．1 主要实验材料

4．1．2 主要实验仪器

4．2 实验方法

4．2．1 “两步法”改性超细纤维合成革基布卫生性能的工艺

4．2．2 明胶水解液的制备

4．2．3 戊二醛用量单因素研究

4．2．4 端氨基超支化聚合物用量单因素研究

4．2．5 甲醛法测定明胶水解液氨基含量

4．2．6 改性前后超细纤维合成革基布伯氨基含量的测定

4．2．7 改性前后超细纤维合成革基布AFM分析

4．2．8 改性前后超细纤维合成革基布热分解TGA分析

4．2．9 改性前后超细纤维合成革基布SEM分析

4．2．10 改性前后超细纤维合成革基布卫生性能的测定

4．2．11 改性前后超细纤维合成革基布物理机械性能的测定

4．3 结果与讨论

4．3．1 戊二醛用量对改性超细纤维合成革基布卫生性能影响研究

4．3．2 端氨基超支化聚合物用量对改性超细纤维合成革基布卫生性能影响研究

4．3．3 “两步法”改性超细纤维合成革基布效果表征

4．4 本章小结

5 天然皮革涂饰方法在改性超细纤维合成革基布上的应用

5．1 主要试剂和仪器设备

5．1．1 主要实验材料

5．1．2 主要实验仪器

5．2 实验方法

5．2．1 基布前处理工艺流程及涂饰工艺

5．2．2 涂饰后超细纤维合成革基布接触角分析

5．2．3 涂饰后超细纤维合成革基布卫生性能的测定

5．2．4 涂饰后超细纤维合成革基布物理机械性能的测定

5．2．5 涂饰后超细纤维合成革基布TGA的测定

5．3 结果与讨论

5．3．1 不同改性方法改性的超细纤维合成革基布涂饰后卫生性能研究

5．3．2 不同改性方法改性的超细纤维合成革基布涂饰后物理机械性能研究

5．3．3 天然皮革涂饰方法改性超细纤维合成革基布效果表征

5．4 本章小结

6 结论

6．1 结论

6．2 创新点

6．3 展望

致谢

参考文献

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