蒙脱土纳米改性丙烯酸类浆料的制备及其性能研究

摘要

上浆是纺织行业中一个重要的环节，直接关系着织造质量和效率的高低。目前所用的三大类浆料都存在着不同程度的问题，在对浆料的各种改性实践中，纳米材料为浆料性能的改善带来了新的曙光。
　　 蒙脱土(MMT)纳米材料是目前应用最广泛的纳米材料之一，由于聚合物分子链在与MMT硅酸盐片层结合时，聚合物分子链以物理吸附的形式直接与硅酸盐片层内外表面结合，同时通过MMT硅酸盐片层间插层剂分子与聚合物分子链“相容”，间接地与MMT硅酸盐片层结合在一起。由于这两种结合区域均为纳米尺度，因此它们的集合效应很大。层状硅酸盐相当于聚合物基体中的“物理交联点”，该物理交联点与聚合物分子链“钉锚”在一起。当复合材料中的MMT硅酸盐片层的离散程度越大，或片层的层间距越大，聚合物分子链与硅酸盐片层的结合概率也就越大，物理交联点也越多，因此增强增韧效果也越好。
　　 丙烯酸类浆料具有粘附性好、膜柔软等优点，但吸湿、再粘、膜不够强韧是以往这类浆料的缺点，目前对丙烯酸类浆料的研究主要集中在运用高分子设计方法，通过对单体功能、浆料目标性能、浆料分子结构进行分析来合成新型改性丙烯酸类浆料。也有运用纳米材料，在原有浆料的基础上进一步改进浆料的性能。本文将高分子设计手段与纳米材料两者相互结合起来，合成出一种新型的聚合物层状硅酸盐纳米复合浆料。
　　 本文首先用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)插层剂对MMT进行改性，改性条件为反应温度60℃，试剂用量2.0CEC，反应时间4小时，插层剂与MMT层间阳离子进行离子交换而使得MMT内外表面由亲水转变为疏水，同时使层间距增大，改善层间微环境，降低表面能，利于单体或聚合物插入MMT层间形成纳米复合材料。分散性实验证明改性后，MMT从亲水变为疏水，效果较明显。
　　 本课题制取了一系列不同MMT纳米含量的丙烯酸类浆料，并采用红外光谱(FT-IR)，X射线衍射(XRD)及透射电镜(TEM)对纳米复合浆料的分子结构变化、插层形态进行表征；通过DSC测了定各种纳米复合浆料的玻璃化温度(Tg)，实验结果表明，当MMT含量较少时，形成了剥离型纳米复合浆料。且随着MMT的加入，可以提高浆料的玻璃化温度。
　　 另外，对浆料的水溶性和溶液性质进行了测试，测试结果表明适量的MMT纳米材料添加到浆料中能降低浆膜的吸湿性；减小浆液的粘度，增加浆料的流动性；并且有良好的粘度稳定性和混溶性。
　　 粘附性测试表明MMT纳米改性的丙烯酸类浆料对涤棉和纯棉两种粗纱有不同的粘附性，最后进行上浆测试，综合评价浆料的性能。与普通丙烯酸浆料进行对比分析表明MMT纳米复合浆料可以改善浆膜的耐磨性，提高浆纱的强度，保持浆纱的伸长率。随着新兴纳米科技和纳米理论的发展，纳米技术在浆料中的应用将更加广泛，也会产生越来越多的性能优异的浆料，来解决纺织上的浆纱问题、能源问题、环保问题。

目录

文摘

英文文摘

1 概述

1.1 经纱上浆的目的

1.2 浆料的应用及发展趋势

1.3 国内外丙烯酸类浆料的研究现状

1.4 层状硅酸盐纳米复合材料(PLS)的制备方法和特点

1.5 研究课题目的意义及内容

2 蒙脱土的改性

2.1 蒙脱土的结构与特点

2.2 蒙脱土的有机化改性

2.3 层状硅酸盐纳米聚合物热力学与动力学分析

2.4 实验

2.5 实验结果与讨论

2.6 本章小结

3 纳米改性丙烯酸类浆料的制备及表征

3.1 浆料单体的选择

3.2 浆料的合成原理

3.3 纳米丙烯酸浆料的制备

3.4 浆料性能的表征

3.5 实验结果与讨论

3.6 本章小结

4 蒙脱土纳米改性丙烯酸类浆料的水溶性和溶液性质

4.1 实验

4.2 实验结果与讨论

4.3 本章小结

5 蒙脱土纳米改性丙烯酸类浆料上浆性能测试

5.1 浆料粘附性测试

5.2 单纱上浆

5.3 片纱上浆

5.4 实验结果与讨论

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 本课题的研究结论

6.2 本课题的展望

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致谢