水性聚氨酯的合成及其在棉织物抗皱整理中的应用研究

摘要

本课题以多元醇，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)、甲乙酮肟(MEKO)等为原料，采用“预聚-封端-扩链-分散”等步骤，制备了系列脂肪族水性聚氨酯(WPU)乳液，研究了不同多元醇、DMPA含量、中和度、不同类型封端剂及合成工艺对水性聚氨酯性能的影响，着重探讨了甲乙酮肟封端工艺，获得了分散均一的水性聚氨酯乳液。并通过正交实验和复配实验，优化了水性聚氨酯合成配方。
　　 实验结果表明：最佳工艺为预聚反应温度90℃，反应时间2小时；中和反应温度50℃左右，中和反应在预聚反应完成后进行有利于后续反应。封端后加水分散，扩链在水中进行反应比较平稳。DMPA质量分数为5.0％左右，中和度在90％～100％范围内合适。采用不同封端剂NaHSO3和甲乙酮肟，分别制得WPU-1和WPU-2水性聚氨酯抗皱整理剂。两种乳液都能成膜，WPU-1乳液分散性较好，WPU-2乳液稳定性较好。以甲乙酮肟为封端剂时，n(-H)：n(-NCO)为1:1～1.2:1，反应温度为80℃，总反应时间为5小时，预聚体的封端率较高，甲乙酮肟封端得到的产品的解封温度在120℃左右。通过正交实验得知，由聚醚220合成的水性聚氨酯具有较好的耐水性，由聚四氢呋喃醚二醇(PTMG2000)合成的水性聚氨酯具有优异的力学性能，因此采用上述2种聚醚多元醇进行复配合成水性聚氨酯，当聚醚220:PTMG2000比例为3:1时所得的水性聚氨酯能达到优良的综合性能。
　　 将合成的水性聚氨酯及其与醚化2D树脂、丁烷四羧酸(BTCA)复配的整理剂对棉织物进行抗皱整理应用，并在整理前后进行了FTIR、扫描电镜分析，对水性聚氨酯抗皱整理工艺进行了研究，得到如下结论：水性聚氨酯与纤维素纤维发生了一定程度的化学交联，整理剂浓度为100g/L（整理剂固含量为30％-35％，轧余率70％-80％），焙烘条件为160℃、3min整理后织物褶皱回复角可提高60°以上，强力保留率可达90％，对织物其它性能无明显影响。与醚化2D树脂复配时（醚化2D树脂100g/L，轧余率80％）WPU添加量为40g/L为宜，整理后织物褶皱回复角、拉升及撕破强力均比单一整理时上升。与BTCA复配时WPU与BTCA用量比为1:1(整理剂总用量为100g/L，轧余率80％)，整理后织物褶皱回复角比单一使用BTCA低，但拉升及撕破强力比单一整理时高，大大减少了BTCA的用量及其使用时产生的环境污染，降低了成本。
　　 传统的棉织物抗皱整理剂在进行加工以及服用过程中会释放出甲醛，污染环境，影响人们的健康，而且整理后织物强力损伤严重。而自制的水性聚氨酯是一种优良的无醛、低强力损失抗皱整理剂，有广泛的应用前景，应用于纺织品功能整理后预计会产生显著的经济和社会效益。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 织物抗皱整理概述

1.2.1 抗皱整理的意义和标准

1.2.2 褶皱形成的原因

1.2.3 抗皱机理

1.2.4 抗皱整理剂的研究进展

1.2.5 新型无甲醛抗皱整理的发展趋势

1.3 水性聚氨酯简介

1.3.1 水性聚氨酯的制备方法

1.3.2 水性聚氨酯在纺织行业的应用与发展

1.4 本课题的目的、内容和意义

第二章 水性聚氨酯的合成与性能研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验药品及材料

2.2.2 实验仪器

2.2.3 水性聚氨酯的合成原理

2.2.4 水性聚氨酯的合成路线

2.2.5 水性聚氨酯的制备

2.2.6 性能测试与表征

2.3 结果与讨论

2.3.1 主要评价手段的建立

2.3.2 合成工艺研究

2.3.3 水性聚氨酯组分成分的选择

2.3.4 DMPA含量对水性聚氨酯性能的影响

2.3.5 中和度对水性聚氨酯性能的影响

2.3.6 不同封端剂对水性聚氨酯性能的影响

2.3.7 甲乙酮肟封端反应的合成工艺研究

2.3.8 解封试验

2.3.9 正交法优化配方的确立

2.3.10 不同二元醇复配合成水性聚氨酯

2.3.11 水性聚氨酯的各项技术指标

第三章 水性聚氨酯织物整理研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验药品及材料

3.2.2 实验仪器

3.2.3 水性聚氨酯织物整理实验

3.2.4 织物整理效果测试

3.3 结果与讨论

3.3.1 水性聚氨酯整理实验

3.3.2 棉织物分析

3.3.3 复配整理剂对整理效果的影响

第四章 结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢