功能性羊绒针织制品聚氨酯整理剂的研发与应用

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论文以聚四氢呋喃醚二醇(PTMG-2000)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丁酸(DMBA)、1,4-丁二醇(BDO)为原料合成水性聚氨酯(WPU)预聚体,并以氨基硅油和硅烷偶联剂进行改性,制备了一系列有机硅改性WPU乳液。选取性能优异的有机硅改性WPU,应用于羊绒针织制品的整理,提高被整理织物的抗起毛起球、防毡缩等性能,避免了WPU整理羊绒针织制品引起的手感下降的问题。首先,讨论了多元醇的种类、DMBA和BDO的用量、R值对WPU乳液基本性状、粒径、胶膜吸水率、强力等的影响,预聚温度对WPU体系的影响。结果表明,以PTMG-2000为软段制备的WPU乳液及胶膜综合性能较好,以聚酯218与聚醚310组合多元醇为软段制备的WPU乳液粒径和胶膜吸水率、拉伸强度均大于前者,胶膜断裂伸长率和耐热性均低于前者。以PTMG-2000为软段的WPU预聚体合成过程中,随着DMBA用量的增加,WPU乳液离心稳定性增强,粒径减小,胶膜的吸水率提高,拉伸强度先增大后减小,断裂伸长率减小,最佳DMBA用量为5%(w/w);随着BDO用量的增加,WPU乳液离心稳定性无明显变化,粒径增大,胶膜的吸水率和断裂伸长率降低而拉伸强度增大,综合各因素确定BDO最佳用量为2%(w/w);合成过程中随着R值增大,WPU乳液的离心稳定性变差,粒径增大,胶膜的吸水率和断裂伸长率降低,拉伸强度增大,最佳R值应控制在1.6;合成时随着预聚温度的升高,使得WPU预聚反应剧烈,速率增大,体系粘度倍增导致过程操控困难,优化后的最佳预聚温度为80℃。其次,讨论了氨基硅油、硅烷偶联剂的类型及用量对有机硅改性WPU乳液与胶膜性能的影响。结果表明,随着氨基硅油用量的增加,WPU乳液的离心稳定性变差,粒径增大,胶膜的吸水率、拉伸强度和断裂伸长率均降低,其中以嵌段聚醚氨基硅油5%含量改性的WPU乳液及胶膜综合性能最佳;随着硅烷偶联剂用量的增加,乳液的离心稳定性无明显变化,粒径增大,胶膜的吸水率和断裂伸长降低,拉伸强度增大,其中以硅烷偶联剂KH-550 1%含量改性的WPU乳液及胶膜综合性能最佳。利用傅立叶红外光谱仪、热重分析仪等测试手段,对制备的WPU结构及成膜性能进行了表征和分析。结果表明,氨基硅油和硅烷偶联剂已成功接入WPU主链结构中,并使胶膜的热稳定性提高。最后,选取性能优异的自制有机硅改性WPU乳液对羊绒针织制品进行功能性整理,讨论了整理剂用量与整理工艺对羊绒针织制品抗起毛起球、防毡缩性能的影响。结果表明,当整理剂用量2%(o.w.f.)、整理温度40℃、整理时间30min、整理液p H值6-7时,整理后羊绒针织制品的抗起毛起球等级可达到4级、毡缩率减小至6%-8%,手感3-4级,整理前后织物色差小,其他各项性能均优于羊绒加工企业代表性整理剂的整理效果。
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