異佛爾酮二異氰酸酯聚多元醇改性水性聚氨酯整理劑的合成及應(yīng)用

親水氨基（wpu）是在水的作用下由乳化分散而成的。1實(shí)驗(yàn)部分1.1實(shí)驗(yàn)試劑和儀器異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI),工業(yè)級(jí),德國拜耳;聚醚三元醇、聚酯二元醇,工業(yè)級(jí),杭州久靈化工;2,2-二羥甲基丙酸(DMPA),工業(yè)級(jí),江蘇海安石化有限公司;亞硫酸氫鈉,分析純,天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司;異丙醇,分析純,天津市富宇精細(xì)化工有限公司;二正丁胺、甲苯,化學(xué)純,陜西華星實(shí)驗(yàn)科技有限公司;溴甲酚綠、濃鹽酸,分析純,陜西西華華星星實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)科科技技有有限限公公司司;;三乙胺,分析純,天津市大茂化學(xué)試劑廠;蒸餾水。1.2實(shí)驗(yàn)儀器和儀器熱定型機(jī)LA-205,日本株式會(huì)社;起毛起球測試儀YG502N,南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;軋車MU505T,北京紡織機(jī)械器材研究所;數(shù)字白度儀DSBD-1,南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司。1.3測試規(guī)格純棉針織布15cm×15cm。1.4wo的合成方法1.4.1抽真空真空在三口燒瓶中,按計(jì)量投入聚醚三元醇,在真空度103Pa條件下緩慢升溫到130~140℃,恒溫1.5h,停止抽真空;緩慢降溫至30℃左右,按計(jì)量滴加IPDI,再緩慢升溫至70~75℃,反應(yīng)2h,降溫至0~10℃加入封端劑及適量異丙醇溶劑,高速攪拌30min,加蒸餾水分散、乳化1h,制得聚醚型WPU。1.4.2dmpa反應(yīng)特性溫度在三口燒瓶中,按計(jì)量投入聚酯二元醇,在真空度103Pa條件下緩慢升溫到130~140℃,恒溫1.5h,停止抽真空;緩慢降溫至35℃左右,按計(jì)量滴加IPDI,緩慢升溫至75~80℃,反應(yīng)2h。降溫至75℃左右加入擴(kuò)鏈劑DMPA,擴(kuò)鏈溫度80~85℃,擴(kuò)鏈1.5h。加入三乙胺中和10min,加蒸餾水分散、乳化1h,制得聚酯型WPU。1.5fc二浸二軋純棉針織白布浸軋(自制水性聚氨酯80~120g/L,JFC10g/L,二浸二軋,軋余率75%)→預(yù)烘(80℃/3min)→焙烘(170℃/(1~2)min)→熱水洗(50℃/5min)→冷水洗、烘干。1.6乳液穩(wěn)定性測試肉眼觀察預(yù)聚體或乳液的色澤、透明度、外部狀態(tài)等。2)貯存穩(wěn)定性參考GB6753.4—863)離心穩(wěn)定性用800型高速離心機(jī),在轉(zhuǎn)速3000r/min、時(shí)間30min的條件下測試乳液的穩(wěn)定性,觀察溶液是否分層。4)固含量按照GB/T2793—1995進(jìn)行。5)游離異氰酸酯基含量用二正丁胺/甲苯法進(jìn)行測定。6)手感評(píng)定整理后織物手感評(píng)定:需至少4人觸摸評(píng)定織物,評(píng)定結(jié)果(相對(duì)于原樣)可分為柔軟、較軟、不變、較硬和硬等5個(gè)級(jí)別。2結(jié)果與討論2.1影響口服酒精性能的因素2.1.1r值對(duì)乳液性能的影響IPDI和三元醇是合成預(yù)聚體的主要原料:IPDI構(gòu)成產(chǎn)物的硬段,提供了強(qiáng)度、耐磨性等性質(zhì),對(duì)產(chǎn)物的力學(xué)性能貢獻(xiàn)最大;三元醇構(gòu)成軟段部分,提供了柔順性、彈性等性質(zhì)。R值是影響乳液性能的重要因素之一。在其他工藝條件不變的情況下,通過改變R值來研究乳液性能的變化,結(jié)果見表1。由表1發(fā)現(xiàn),當(dāng)R值為2時(shí),預(yù)聚體產(chǎn)生凝膠,這是因?yàn)?OH含量過多,導(dǎo)致交聯(lián)度過大,無法繼續(xù)反應(yīng);當(dāng)R值≥3時(shí),預(yù)聚體的外觀正常,反應(yīng)也順利進(jìn)行。當(dāng)R值達(dá)3~5時(shí),預(yù)聚體的外觀均比乳液的外觀透明,這是乳化階段聚合物發(fā)生相反轉(zhuǎn)的結(jié)果,且在此范圍內(nèi),隨著R值的增加,交聯(lián)成分含量相應(yīng)減少,乳液的外觀經(jīng)歷了從微透明到半透明的過程。當(dāng)R值大于5時(shí),乳液的外觀為白色石灰水狀,這是因?yàn)镮PDI的含量過多,致使殘余的-NCO基團(tuán)較多,在乳化階段與水劇烈反應(yīng),所得乳液粒徑較大,外觀不透明且穩(wěn)定性差。2.1.2溫度和時(shí)間對(duì)各反應(yīng)線的影響若反應(yīng)溫度過高,反應(yīng)速率過快,引起暴聚或產(chǎn)生凝膠,進(jìn)而導(dǎo)致反應(yīng)失敗;若溫度過低,反應(yīng)速率較慢,不利于反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)時(shí)間長導(dǎo)致能耗的增加。由圖1可以看出,在反應(yīng)初期,隨著反應(yīng)時(shí)間的增加,各曲線都呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì),且最后趨于平穩(wěn)。這是因?yàn)樵诔跏茧A段,-NCO和-OH的含量較高,碰撞機(jī)會(huì)較多使得反應(yīng)速率較快,迅速聚合為二聚體、三聚體、四聚體等。隨后,低聚物間繼續(xù)反應(yīng),分子質(zhì)量緩慢增加,-NCO含量降低。溫度高反應(yīng)速率快,剩余的-NCO越少。隨著時(shí)間的推移,-NCO含量降低,反應(yīng)速率也逐漸減慢,最終反應(yīng)達(dá)到或接近理論終點(diǎn)。以R值取4.0為例,其-NCO含量理論初始值為13.13%,終點(diǎn)值為6.89%。溫度70℃、反應(yīng)150min時(shí)的剩余-NCO含量為6.94%,接近理論終點(diǎn)值。而反應(yīng)溫度75℃、80℃時(shí)反應(yīng)速度過快,導(dǎo)致副反應(yīng)增加,-NCO含量均低于理論值,故反應(yīng)溫度以70℃為宜。2.2影響應(yīng)用性能的因素2.2.1抗起毛起球性能純棉針織物經(jīng)過煮、漂等前處理工序的加工,其表面會(huì)產(chǎn)生許多絨毛,經(jīng)過一段時(shí)間的穿著和靜電作用,織物表面會(huì)起毛起球,影響美觀和舒適感。封閉型的聚醚型聚氨酯在高溫下會(huì)釋放-NCO基團(tuán),與纖維的-OH發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),避免纖維間的遷移;而聚酯型聚氨酯能在織物表面形成強(qiáng)韌的薄膜,耐摩擦、拉伸強(qiáng)度高、彈性好,并有一定的親水性。用2種WPU混合整理織物可改善纖維間的粘接力,減少紗線毛羽,減少靜電,有利于抗起毛起球。從表2可見,隨著聚醚質(zhì)量比下降,抗起毛起球性能提高,當(dāng)質(zhì)量比為5/5時(shí),各項(xiàng)指標(biāo)均較好。但是隨著聚酯質(zhì)量比增加,手感會(huì)有一定下降,這可能由于聚酯成膜,從而影響到手感質(zhì)量。而白度幾乎沒有下降。2.2.2掃描電鏡觀察對(duì)空白織物和經(jīng)過整理劑整理的織物進(jìn)行噴金處理,透過掃描電鏡在電子掃描點(diǎn)下觀察纖維相結(jié)構(gòu),見圖2。由圖2可以看出,織物經(jīng)浸軋整理后,織物表面附有一層薄膜,說明整理劑與織物發(fā)生了交聯(lián)。3