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水性聚氨酯 - 有机硅共混水分散体系的性能
2019/9/16
研究了聚硅氧烷与聚醚聚氨酯 ( PEU ) 混合物的性能并指出混合体系有相分离现象; 水性聚氨酯与聚硅氧烷乳液的共混体系具有良好的耐冻融和耐热稳定性; 聚二甲基硅氧烷 - b- 聚乙二醇共聚物 ( DM S- b- OE ) 对聚二甲基硅氧烷 /聚四氢呋喃聚氨酯 ( PDM S / PU ) 共混体系有良好的增溶作用, 使其力学性能有明显提高; 羟基硅油乳液与聚氨酯乳液共混, 可以改善胶膜的手感, 但是由于乳化剂的存在, 并且羟基硅油易于迁移, 使共混乳液与基质 (织物、皮革等 )的粘结力降低。当阴离子水性聚氨酯乳液对有机硅乳液共混改性时, 不增加有机硅乳液中的乳化剂用量, 同时可以使有机硅乳液兼具水性聚氨酯的特性。本论文采用 2, 4- 甲苯二异氰酸酯 ( TD I) 、聚丙二醇 ( PPG )、二羟甲基丙酸 ( DM PA ) 等合成了阴离子水性聚氨酯乳液并与羟基硅油乳液共混, 研究共混乳液的稳定性及在织物整理剂方面的应用。
选择质量配比 (阴离子水性聚氨酯预聚体: 去离子水: 羟基硅油乳液 ) 分别为 1: 3: 14、1: 3: 12、1: 3: 10和1: 3: 8制备水性聚氨酯乳液与羟基硅油乳液的共混乳液 2#、3#、4#、5#。
1. 性能与测试
( 1) 红外测试 N ico le t A vatar System 360傅立叶红外仪
( 2) 透射电镜 ( TEM )测试将稀释至一定浓度的乳液, 用磷钨酸 ( PTA )染色后浸涂在铜网上, 室温干燥后用 JEM - 1200EX 透射电镜 ( JEO L )观测并且拍照。测试环境温度 25e , 加速电压 80kv, 悬滴法。
( 3) 织物整理测试手感评价: 3~ 5人对所处理织物的手感进行评价, 然后综合评定;弹性测试: 折痕垂直回复法, YG ( B) 541D - Ⅱ型全自动数字式织物折皱弹性仪, 温州市大荣纺织标准仪器厂;断裂强力测试: 非织造布断裂强力和断裂伸长率的测定 FZ /T 6005- 91(条样法 ) ; YG 026B 型电子织物强力机, 常州市第二纺织机械厂;抗静电性能测试: 纺织材料静电电压半衰期的测定 FZ /T01042- 1996; LY F - 401 型织物感应式静电测定仪,山东省纺织科学研究院仪器研究所;抗起毛起球性能测试: YG 502型织物起毛起球仪, 莱州市电子仪器有限公司。
2. 结果及讨论
2.1 红外测试
水性聚氨酯预聚体的红外图谱如图 1所示。
在图 1中, 3297cm - 1为氨基甲酸酯中 N - H 的伸缩振动峰, 2273cm- 1为 N = C = O 的伸缩振动特征峰,1732cm 为氨基甲酸酯中 C = O 的伸缩振动峰, 1106cm 为聚醚中 C - O - C 的伸缩振动峰; 另外, 在2973cm - 1、2928cm - 1、1379cm - 1、930cm - 1处有吸收, 说明聚合物中含 C - CH和 - CH 2- 基团; 在 1463cm - 1、1544cm - 1、1608cm - 1处有吸收, 说明聚合物中含苯环。在所研究的体系中, 氢键主要存在于硬段的亚氨基 - NH - 与硬段的氨酯羰基之间, 而硬段的亚氨基 - NH - 与软段醚氧基之间则形成较少的氢键。
2.2 共混乳液的性能和表征
(1) 共混乳液的性能
由表 1可见, 水性聚氨酯乳液与羟基硅油乳液共混乳液的离子型均为阴 /非离子性; 共混乳液的离心稳定性好, 说明水性聚氨酯乳液与羟基硅油乳液的相容性好; 共混乳液对 1M NH 3 # H 2O 溶液稳定, 而对1MHC l溶液不稳定, 体现了阴离子水性聚氨酯乳液的特征。
(2)TEM 测 试
对 1#、羟基硅油乳液、2#、3#、4#和 5#乳液进行透射电镜测试, 如图 2所示
( a) 1# ( * 60000) ( b) 羟基硅油乳液 ( * 50000) ( c) 2# ( * 60000)
( d) 3# ( * 60000) ( e) 4# ( * 60000) ( f) 5# ( * 60000)
由图 2可见, 1#和羟基硅油乳液的粒子都比较均匀; 2#、3#、4#和 5#的粒子分布也较均匀, 进一步说明水性聚氨酯乳液与羟基硅油乳液的相容性好。
(3 )应用性能评价
用羟基硅油乳液、2#、3#、4#和 5#对织物进行整理, 见表 2。
工艺流程: 配液→一浸一轧 ( 0. 25mPa) →定型→评定
棉锦布 ( 纬棉经锦 ) : 40g /L; 定型条件 160e * 50s
棉氨织物和锦纶织物: 30g /L; 定型条件 190e * 45s
由表 2可见, 4#所整理的织物具有柔软回弹、柔软滑爽的风格。
用羟基硅油乳液、3#、4#和 5#乳液处理织物, 与空白布样比较, 测试处理织物的弹性和断裂强力, 如表 3所示。
工艺流程: 配液→一浸一轧 ( 0. 25mPa) →定型→评定100g /L, 纯棉纱卡 ( 20*20 / 108*58)
定型条件: 170e * 60s
测试 4#和羟基硅油乳液的抗静电和抗起毛起球性能, 并与市售专用抗起毛起球剂进行比较, 如表 4所示。
工艺流程: 配液→一浸一轧 ( 0. 3m Pa) →定型→评定涤纶仿毛, 30g /L;
定型条件: 190e * 1m in
由表 4可见, 用 4#乳液整理织物时, 静电压半衰期比羟基硅油乳液整理时小, 而抗起毛起球性能等级比羟基硅油乳液整理时大, 因此 4#的抗静电性能和抗起毛起球效果均比羟基硅油乳液好。抗静电性能的提高是由于共混乳液中的阴离子水性聚氨酯乳液不仅是一种大分子表面活性剂, 而且也是一种胶粘剂, 可以牢固地附着在纤维或织物的表面, 其硬段中的羧基亲水基团可以吸收空气中的水分而使许多盐类溶解, 从而在纤维或织物表面形成一层薄薄的导电层, 达到中和静电并消除静电的作用抗起毛起球效果的提高是由于阴离子水性聚氨酯乳液可以在纤维表面交联成一层耐磨的高分子薄膜, 使纤维的滑移减弱。
结论
( 1) 采用 2, 4- 甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、二羟甲基丙酸等合成的阴离子水性聚氨酯乳液与羟基硅油乳液共混时, 共混乳液的离心稳定性好, 对 1MNH3 * H 2O 稳定。
( 2) TEM 测试表明, 共混乳液的相容性好; 当原料质量配比为 1: 3: 10时, 共混乳液整理的织物柔软回弹、柔软滑爽、并有一定的抗静电、抗起毛起球效果。
选择质量配比 (阴离子水性聚氨酯预聚体: 去离子水: 羟基硅油乳液 ) 分别为 1: 3: 14、1: 3: 12、1: 3: 10和1: 3: 8制备水性聚氨酯乳液与羟基硅油乳液的共混乳液 2#、3#、4#、5#。
1. 性能与测试
( 1) 红外测试 N ico le t A vatar System 360傅立叶红外仪
( 2) 透射电镜 ( TEM )测试将稀释至一定浓度的乳液, 用磷钨酸 ( PTA )染色后浸涂在铜网上, 室温干燥后用 JEM - 1200EX 透射电镜 ( JEO L )观测并且拍照。测试环境温度 25e , 加速电压 80kv, 悬滴法。
( 3) 织物整理测试手感评价: 3~ 5人对所处理织物的手感进行评价, 然后综合评定;弹性测试: 折痕垂直回复法, YG ( B) 541D - Ⅱ型全自动数字式织物折皱弹性仪, 温州市大荣纺织标准仪器厂;断裂强力测试: 非织造布断裂强力和断裂伸长率的测定 FZ /T 6005- 91(条样法 ) ; YG 026B 型电子织物强力机, 常州市第二纺织机械厂;抗静电性能测试: 纺织材料静电电压半衰期的测定 FZ /T01042- 1996; LY F - 401 型织物感应式静电测定仪,山东省纺织科学研究院仪器研究所;抗起毛起球性能测试: YG 502型织物起毛起球仪, 莱州市电子仪器有限公司。
2. 结果及讨论
2.1 红外测试
水性聚氨酯预聚体的红外图谱如图 1所示。
在图 1中, 3297cm - 1为氨基甲酸酯中 N - H 的伸缩振动峰, 2273cm- 1为 N = C = O 的伸缩振动特征峰,1732cm 为氨基甲酸酯中 C = O 的伸缩振动峰, 1106cm 为聚醚中 C - O - C 的伸缩振动峰; 另外, 在2973cm - 1、2928cm - 1、1379cm - 1、930cm - 1处有吸收, 说明聚合物中含 C - CH和 - CH 2- 基团; 在 1463cm - 1、1544cm - 1、1608cm - 1处有吸收, 说明聚合物中含苯环。在所研究的体系中, 氢键主要存在于硬段的亚氨基 - NH - 与硬段的氨酯羰基之间, 而硬段的亚氨基 - NH - 与软段醚氧基之间则形成较少的氢键。
2.2 共混乳液的性能和表征
(1) 共混乳液的性能
由表 1可见, 水性聚氨酯乳液与羟基硅油乳液共混乳液的离子型均为阴 /非离子性; 共混乳液的离心稳定性好, 说明水性聚氨酯乳液与羟基硅油乳液的相容性好; 共混乳液对 1M NH 3 # H 2O 溶液稳定, 而对1MHC l溶液不稳定, 体现了阴离子水性聚氨酯乳液的特征。
(2)TEM 测 试
对 1#、羟基硅油乳液、2#、3#、4#和 5#乳液进行透射电镜测试, 如图 2所示
( a) 1# ( * 60000) ( b) 羟基硅油乳液 ( * 50000) ( c) 2# ( * 60000)
( d) 3# ( * 60000) ( e) 4# ( * 60000) ( f) 5# ( * 60000)
由图 2可见, 1#和羟基硅油乳液的粒子都比较均匀; 2#、3#、4#和 5#的粒子分布也较均匀, 进一步说明水性聚氨酯乳液与羟基硅油乳液的相容性好。
(3 )应用性能评价
用羟基硅油乳液、2#、3#、4#和 5#对织物进行整理, 见表 2。
工艺流程: 配液→一浸一轧 ( 0. 25mPa) →定型→评定
棉锦布 ( 纬棉经锦 ) : 40g /L; 定型条件 160e * 50s
棉氨织物和锦纶织物: 30g /L; 定型条件 190e * 45s
由表 2可见, 4#所整理的织物具有柔软回弹、柔软滑爽的风格。
用羟基硅油乳液、3#、4#和 5#乳液处理织物, 与空白布样比较, 测试处理织物的弹性和断裂强力, 如表 3所示。
工艺流程: 配液→一浸一轧 ( 0. 25mPa) →定型→评定100g /L, 纯棉纱卡 ( 20*20 / 108*58)
定型条件: 170e * 60s
织物夹持长度: 10cm * 5cm
测试 4#和羟基硅油乳液的抗静电和抗起毛起球性能, 并与市售专用抗起毛起球剂进行比较, 如表 4所示。
工艺流程: 配液→一浸一轧 ( 0. 3m Pa) →定型→评定涤纶仿毛, 30g /L;
定型条件: 190e * 1m in
由表 4可见, 用 4#乳液整理织物时, 静电压半衰期比羟基硅油乳液整理时小, 而抗起毛起球性能等级比羟基硅油乳液整理时大, 因此 4#的抗静电性能和抗起毛起球效果均比羟基硅油乳液好。抗静电性能的提高是由于共混乳液中的阴离子水性聚氨酯乳液不仅是一种大分子表面活性剂, 而且也是一种胶粘剂, 可以牢固地附着在纤维或织物的表面, 其硬段中的羧基亲水基团可以吸收空气中的水分而使许多盐类溶解, 从而在纤维或织物表面形成一层薄薄的导电层, 达到中和静电并消除静电的作用抗起毛起球效果的提高是由于阴离子水性聚氨酯乳液可以在纤维表面交联成一层耐磨的高分子薄膜, 使纤维的滑移减弱。
结论
( 1) 采用 2, 4- 甲苯二异氰酸酯、聚丙二醇、二羟甲基丙酸等合成的阴离子水性聚氨酯乳液与羟基硅油乳液共混时, 共混乳液的离心稳定性好, 对 1MNH3 * H 2O 稳定。
( 2) TEM 测试表明, 共混乳液的相容性好; 当原料质量配比为 1: 3: 10时, 共混乳液整理的织物柔软回弹、柔软滑爽、并有一定的抗静电、抗起毛起球效果。
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