有機(jī)硅改性水性聚氨酯涂層劑的制備及性能研究.pdf

1、水性聚氨酯具有成膜性好、彈性優(yōu)良、耐磨、與織物的粘結(jié)牢度高、環(huán)保無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),是織物涂層劑首選的材料之一。但水性聚氨酯的耐水性能不佳,而且作為織物涂層劑,需要外加交聯(lián)劑,操作繁瑣而且毒性較大、不夠環(huán)保。鑒于此,課題采用引入自交聯(lián)劑的方法來(lái)制備出自交聯(lián)水性聚氨酯,在此基礎(chǔ)上引入有機(jī)硅單體,合成自交聯(lián)的有機(jī)硅改性水性聚氨酯,產(chǎn)品可以不需外加交聯(lián)劑,達(dá)到涂層織物良好的耐水、透濕性能及較柔軟的手感。論文研究分為三部分:
　　 第一部分自

2、交聯(lián)型脂肪族水性聚氨酯的合成與性能。本部分將異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、聚醚210反應(yīng)制得預(yù)聚體,以二羥甲基丙酸(DMPA)、三官能團(tuán)自交聯(lián)單體(TMP)和1,4-丁二醇(BDO)作為擴(kuò)鏈劑,合成自交聯(lián)型脂肪族水性聚氨酯乳液。研究了反應(yīng)溫度和時(shí)間對(duì)-NCO轉(zhuǎn)化率的影響,初始R值(n(-NCO)/n(-OH))、親水單體用量以及自交聯(lián)單體用量對(duì)聚氨酯乳液性能及膠膜性能的影響;將自交聯(lián)型水性聚氨酯用作織物涂層,測(cè)試了涂層織物的靜水壓、耐

3、洗牢度。研究結(jié)果表明:自交聯(lián)型水性聚氨酯優(yōu)化合成工藝條件為:預(yù)聚反應(yīng)溫度80℃,反應(yīng)時(shí)間2h,親水?dāng)U鏈反應(yīng)溫度85℃,反應(yīng)時(shí)間2h,初始R值為2.5,親水單體用量為4％,自交聯(lián)單體用量為40％。自交聯(lián)型聚氨酯涂層織物的靜水壓為239mm,耐洗次數(shù)達(dá)到26次。相對(duì)普通水性聚氨酯,其耐水性、耐洗牢度都有大幅度提高,基本達(dá)到外交聯(lián)水性聚氨酯的水平。
　　 第二部分有機(jī)硅改性水性聚氨酯的合成與性能。本部分將異佛爾酮二異氰酸酯、聚醚210

4、及聚醚聚硅氧烷二元醇(PESO)反應(yīng)制得預(yù)聚體,以二羥甲基丙酸、三羥甲基丙烷(TMP)和1,4-丁二醇作為擴(kuò)鏈劑,合成一種自交聯(lián)型的有機(jī)硅改性水性聚氨酯(Si-WPU)乳液。研究PESO的不同用量及分子量對(duì)改性聚氨酯乳液及其膠膜性能的影響;采用紅外光譜分析來(lái)表征有機(jī)硅改性聚氨酯的結(jié)構(gòu);將Si-WPU乳液用作織物涂層,測(cè)試了涂層織物的靜水壓、硬挺度。結(jié)果表明:PESO的分子量為4600,用量為6％時(shí),所合成的Si-WPU乳液穩(wěn)定性良好、乳

5、液粒徑小、膠膜的耐水性能、力學(xué)性能均較好;通過(guò)紅外譜圖表征了有機(jī)硅鏈段通過(guò)化學(xué)方式鍵入到聚氨酯鏈段中;Si-WPU涂層織物的靜水壓為322,硬挺度為2.98。相對(duì)未改性的自交聯(lián)水性聚氨酯,其耐水性明顯提高,手感變軟。
　　 第三部分有機(jī)硅改性水性聚氨酯織物涂層劑的應(yīng)用研究。本部分將自制的自交聯(lián)型有機(jī)硅改性水性聚氨酯乳液應(yīng)用于棉織物涂層整理。研究了涂層量、焙烘溫度及時(shí)間對(duì)涂層棉織物性能的影響,優(yōu)化了涂層工藝條件,測(cè)試了自制的有機(jī)硅

6、改性水性聚氨酯的涂層織物的性能,并與未改性水性聚氨酯及市售的有機(jī)硅改性水性聚氨酯做比較。研究結(jié)果表明:自交聯(lián)型有機(jī)硅改性水性聚氨酯乳液涂層工藝優(yōu)化條件為:涂層量10g/m2,焙烘溫度140℃,焙烘時(shí)間3min。自制的有機(jī)硅改性水性聚氨酯用于棉織物的涂層,較未改性的水性聚氨酯,其耐水性能明顯提高,且具有較好的透濕性能及柔軟豐滿的手感。與市售的有機(jī)硅改性聚氨酯(PU328)相比,自制的有機(jī)硅水性聚氨酯的靜水壓、透濕率和手感均優(yōu)于市場(chǎng)有機(jī)硅改