【摘 要】
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作为制备聚氨酯合成革的主要原料,传统的聚氨酯多以溶剂型为主,生产过程会产生大量挥发性有机溶剂（VOCs）和有毒物质,对环境造成污染和危害。水性聚氨酯（WPU）因以水作分散剂,制备过程安全、运输便捷、相容性好等优势得到广泛关注。伴随环保意识的日益增强,人们对绿色生态、循环再生的创新型革制品需求越发强烈。生物质材料具备循环再生、可持续发展的优点,是制备绿色环保革的优选原料。本研究以来自玉米秸秆的生物含
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作为制备聚氨酯合成革的主要原料,传统的聚氨酯多以溶剂型为主,生产过程会产生大量挥发性有机溶剂（VOCs）和有毒物质,对环境造成污染和危害。水性聚氨酯（WPU）因以水作分散剂,制备过程安全、运输便捷、相容性好等优势得到广泛关注。伴随环保意识的日益增强,人们对绿色生态、循环再生的创新型革制品需求越发强烈。生物质材料具备循环再生、可持续发展的优点,是制备绿色环保革的优选原料。本研究以来自玉米秸秆的生物含量70%的异氰酸酯（1,5-五亚甲基二异氰酸酯）和来自玉米油的生物含量100%的聚醚多元醇作为反应原料,利用天然蓖麻油及造纸工业副产物木质素为增强材料,采用预聚体分散法的方式制备了一系列生物基水性聚氨酯。通过动态光散射（DLS）、红外光谱（FTIR）、TG、DSC、DMA及Strain-Stress、水接触角等方法对生物基PU进行表征、分析,并对其在服装革应用进行了评测。论文主要的研究结果如下:首先,提出利用蓖麻油（CO）作为交联剂进行化学改性,制备了蓖麻油基生物水性聚氨酯（CWBPU）。通过控制单因素变量,讨论了不同r值、CO用量（0%-8.97%）、DMPA/BDO比例三种因素对乳液粒径分布的影响,优化了反应条件。结果表明:蓖麻油已成功引入聚氨酯分子链中;随着CO用量的增加,薄膜的热分解温度均有所增加,提高了耐热性能;同时薄膜的拉伸强度由3.85 MPa提高到8.86 MPa断裂伸长率下降;另外,薄膜的耐水性能也进一步增强。自制的树脂均在2θ=20°附近出现衍射峰,表明分子结构呈现无序排列。其次,探讨了木质素磺酸钠（Na LS）作为增强材料,制备木质素基水性聚氨酯（LBWPUs）的可行性。结果表明:所有LBWPUs乳液均是稳定的;LBWPU薄膜的分解温度随Na LS用量（0%-20%）的增加显著升高,Tg也逐渐增加;薄膜的拉伸强度由8.4 MPa增加至12.29 MPa,断裂伸长率下降;加入适量的Na LS,不仅增加了生物基含量,也优化了聚氨酯的热稳定性和机械性能。将改性APP与苯丙乳液共混（质量分数比APP:苯丙=4）复配,再与自制的LBWPU乳液均匀混合制备阻燃复合材料。LBWPU膜的极限氧指数（LOI）值高达24.7%,UL-94皆达到V-0等级,阻燃效果显著。最后,将自制的生物基聚氨酯应用到合成革的制备中,测试的生物基合成革的各项指标,如拉伸负荷、断裂伸长率、剥离负荷、常温/低温耐折度、耐水度等均显著高于行业服装用革标准,且与商品样物性接近。对生物革进行为期90d的生物降解实验,90d后的生物分解率为86.58%。
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