【摘 要】
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随着社会对环保要求的不断提高,水性聚氨酯以其安全无毒、不易燃、环境友好等特点被广泛关注。阳离子水性聚氨酯作为水性聚氨酯中的一类,其不仅具有水性聚氨酯性能优异、安全可靠等特点,而且因其特殊的离子性,还具备着抗静电、防尘、抗菌等特性,在纺织、造纸等领域有着极其广阔的应用前景,但是阳离子水性聚氨酯合成条件苛刻、合成产品稳定性差等问题却影响其进一步发展。基于此,本课题围绕阳离子水性聚氨酯扩链剂,合成出了五
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随着社会对环保要求的不断提高,水性聚氨酯以其安全无毒、不易燃、环境友好等特点被广泛关注。阳离子水性聚氨酯作为水性聚氨酯中的一类,其不仅具有水性聚氨酯性能优异、安全可靠等特点,而且因其特殊的离子性,还具备着抗静电、防尘、抗菌等特性,在纺织、造纸等领域有着极其广阔的应用前景,但是阳离子水性聚氨酯合成条件苛刻、合成产品稳定性差等问题却影响其进一步发展。基于此,本课题围绕阳离子水性聚氨酯扩链剂,合成出了五种不同亲水基团结构的阳离子水性聚氨酯,并通过对比其反应速率、乳液稳定性及胶膜机械性能,探究了亲水基团结构对于阳离子水性聚氨酯性能的影响。在上述研究基础上,本课题进一步制备了一种侧氨基结构的阳离子型水性聚氨酯固色剂,并将其应用于经活性染料染色后棉织物的固色工艺中。具体研究内容和结论如下:（1）以丝氨醇、甲酸、甲醛为原料,合成了阳离子水性聚氨酯扩链剂2,2-二甲氨基-1,3-丙二醇;以3-（二甲胺）-1,2-丙二醇、碘甲烷为原料,合成了阳离子水性聚氨酯扩链剂2,3-二羟丙基三甲基碘化铵;以咪唑、环氧丙醇为原料,合成了阳离子水性聚氨酯扩链剂3-咪唑-1-基丙烷-1,2-二醇。之后,以这些扩链剂及市售扩链剂N-甲基二乙醇胺、3-（二甲胺）-1,2-丙二醇为基础,合成出五种不同亲水基团结构的阳离子型水性聚氨酯。当对比阳离子水性聚氨酯亲水基团的位置后发现,亲水基团位于支链的阳离子水性聚氨酯比亲水基团位于主链上的阳离子水性聚氨酯具有更优异的综合性能,乳液粒径从238.7nm降至105.2nm,粒径分布系数从0.235降至0.162,聚氨酯胶膜拉伸强度从5.3Mpa升至9.2Mpa,断裂伸长率从201.5%升至249.3%,当对比叔胺盐、季铵盐、咪唑盐作为阳离子聚氨酯的亲水基团后发现,季铵盐型阳离子水性聚氨酯具有更好的乳液稳定性和更为综合的力学性质,其乳液的平均粒径为47.1nm,粒径分布系数为0.187,拉伸强度为10.8Mpa,断裂伸长率为198.6%。（2）以2,3-二羟丙基三甲基碘化铵作为亲水扩链剂,与异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、聚乙二醇（PEG-1000）、1,4 丁二醇（BDO）和丁酮肟（MEKO）为原料,合成出了阳离子水性聚氨酯固色剂GWPU,优化后的合成工艺为:预聚体的R值（n（NCO）/n（OH））为4;扩链剂用量为16%（占反应物单体总质量的百分比）;扩链反应温度为60℃;扩链时间为2h;封端率为1.07%;封端温度为80℃;封端时间为1.5h。采用FTIR、XPS、GPC、粒径及Zeta电位、TG/DSC对其结构和性能进行了表征,测得GWPU的粒径为47.16nm,Zeta电位为+33.0mV,数均分子量为7606,解封温度为132～154℃,固色剂具备较高的热稳定性。将阳离子水性聚氨酯固色剂GWPU应用于经活性染料染色后棉织物的固色工艺中,当固色剂GWPU用量为60g/L,焙烘温度为160℃,焙烘时间为120s时,经GWPU固色后的棉织物耐干摩擦色牢度达到4级,耐湿摩擦牢度达到3～4级,皂洗色牢度达到4级,与未固色织物相比,织物动摩擦平均系数MIU从0.840下降到0.803,弯曲刚度G从0.318 mN·cm升至0.386mN·cm,压缩回弹率RC从35.13%升至41.1%,织物手感更加滑弹。
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