有机硅改性水性聚氨酯羊毛防毡缩整理剂的合成及其性能研究

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本论文以不同分子量聚醚多元醇、端羟基聚硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯等为原料,合成了多种水性聚氨酯,对各自合成条件、水分散稳定性及生成物性能进行研究。并以端羟基聚硅氧烷、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚醚二元醇、三元醇为原料,设计合成了一种新型羊毛防毡缩整理剂。整个硅改性聚氨酯羊毛防毡缩整理剂合成与研究工作可以分为3个主要部分:(1)水性聚氨酯整理剂的合成与其分散体系的分散稳定性研究;(2)水性聚氨酯整理剂对织物物理机械性能以及染色性能影响;(3)羊毛防毡缩整理工艺优化与整理效果评价。成功将聚硅氧烷链段引入聚氨酯防毡缩整理剂中,合成一只有机硅嵌段水性聚氨酯羊毛防毡缩整理剂Simorene Pro(自己命名,取意Silicone Modified),系统地研究了IPDI、HDI、MDI、TDI等合成水性聚氨酯预聚反应的各影响因素。解释了硅氧烷参与预聚进行的机理,通过考察预聚体加水分散过程中粘度及电导率的变化,研究了预聚体在乳化过程中相转变行为,并推测了的预聚体聚集态状态变化的过程。考察了不同溶剂条件下的封端反应,研究结果表明:分散过程包括链段微离子聚集体的解聚集和疏水链段的聚集过程。依据分散体系粘度和电导率的变化,随着软段分子量的升高,分散体系的相转变点后延;亚硫酸氢钠封端剂与水用量也对分散体系的相转变产生影响。研究得出的规律为水性聚氨酯合成条件的优化提供了理论依据。研究了整理剂对毛织物的染色性能与颜色的影响,发现:合成的有机硅改性整理剂对本白呢坯均造成一定色变,选用IPDI或HDI作为整理剂的异氰酸酯组分显示出较小的色变;而MDI与TDI因为分子中存在较大苯环等双键共轭体系,色变较大。在未进行染色的呢坯上经整理剂处理后染色的初染力降低,但随着时间的延长上色率会达到未处理的织物水平;对于染色后毛织物整理剂对毛织物颜色会造成一定颜色差异,对常用的毛用染料均有影响,但颜色的变化很小,可以控制在4—5级左右。总体看来,新整理剂没有对染色性能造成显著影响,对染色呢坯色变也不大,可以在工厂推广使用。通过考察整理浴pH值、整理剂浓度、整理浴温度、带液率以及不同碱剂对面积毡缩率影响,系统研究了硅改性聚氨酯羊毛防毡缩整理剂对毛织物整理工艺条件。研究结果表明:在使用NaHCO3为碱剂、pH10.5、整理浴温度为室温、带液率为65%,160℃焙烘5min,可获得优异的防毡缩效果。通过考察端羟基聚硅氧烷所占比例与整理织物的物理机械性能如手感、垂悬度、平滑度的影响,研究了聚硅氧烷含量与手感悬垂度的相关性。与现整理剂对比试验结果显示:Simorene Pro整理防毡缩性达到国际羊毛局TM-31机可洗标准,整理织物在手感、垂悬度等方面优于现有整理剂,强力测试与扫描电镜显示整理后羊毛纤维无损伤。
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