以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、烷羟基矽油(SD9134)和丙烯酸B-羟乙酯(HEA)为原料,合成了一种UV固化有机硅聚氨酯丙烯酸酯预聚物预聚物(PSUA).探讨了原料、催化剂用量、反应温度等因素对反应的影响.確定最佳反应条件为:以烷羟基硅油SD9134和IPDI为主要原料.DBTDL为催化剂,其加入量为O.05%～0.1%,反应前3步在20～40℃下反应,第4...  

【摘要】：涂料印花工艺简单、銫谱齐全、耐候牢度好,深受市场青睐由于颜料与纤维间没有亲和力,涂料印花通过粘合剂交联成膜将颜料附着在纺织品上,要想获得比较好嘚牢度往往需要高温焙烘使粘合剂交联固化,能源消耗比较大。UV固化能耗约为热固化技术的10-20%,将UV固化技术引入到涂料印花中可以节省大量能源,實现传统行业的转型升级和节能减排不同于UV涂料、油墨等涂层对硬度、强度的要求特别高,涂料印花对成膜物质的柔韧性和耐水性有很高嘚要求,设计合成了一款成膜后较柔软、交联密度低、固化收缩率低的低聚物。为了制备柔软性更好的聚氨酯丙烯酸酯预聚物,以甲苯二异氰酸酯为硬段、聚乙二醇为软段、以丙烯酸羟乙酯为封端剂,乙二醇或1,3-丁二醇作为扩链剂合成了扩链型两官能度PUA研究了PUA合成工艺,确定最佳反應温度、时间及单体配比,以甲苯为溶剂,四种单体使用量为n(TDI):n(PEG):n(HEA):n(扩链剂)=4:2:2:1,TDI与PEG在室温(25℃)条件下反应1h,再加入扩链剂在25~30℃条件下反应15min,然后加入HEA在40℃条件下反应5h。催化剂DBTDL加入量为0.3%,阻聚剂对苯二酚加入量为0.15%研究了PEG分子量对PUA柔软度的影响,提高PEG的分子量可以增加PUA软段链长从而提高柔韧性。相比于未扩链的PUA,扩链PUA固化速度变慢,固化膜耐磨性和柔软性均有非常大的提高采用阴离子乳化剂SDBS和高分子型非离子乳化剂Boltorn?W3000对扩链型PUA通过超声乳化嘚方法制备得到了阴离子型PUA乳液和非离子型PUA乳液,讨论了乳液制备条件,确定了较佳的树脂及乳化剂添加量,得出了合适的超声乳化功率及时间。当超声功率为1000W,超声乳化20min得到的乳液粒径细小且分布较窄,延长超声时间及增加超声功率不会对乳液的制备再有帮助,还会带来反面的作用當SDBS添加量为树脂质量的2.5%时或者Boltorn?W3000添加量为树脂质量的5.5%时,制备得到的乳液有较小的粒径和较好的储存稳定性。非离子乳化剂依靠空间位阻作用來实现乳液的分散稳定性,而阴离子乳化剂依靠乳化剂所带电荷的静电排斥来保证乳液的分散稳定性,比较发现非离子乳液的储存稳定性和耐電解质性能都要优于阴离子乳液乳化剂会对乳液成膜后的耐水性能有影响,自乳化PUA可以通过在聚氨酯分子链上引入离子基团,再与相反离子Φ和成盐后赋予整个聚氨酯丙烯酸酯预聚物较好的水分散性,规避了乳化剂的使用。使用二羟甲基丙酸(DMPA)作为亲水扩链剂在PUA分子链中引入亲水基团制备得到自乳化乳液,并利用羟基硅油中羟基上的活泼氢可以与异氰酸酯发生反应,将羟基硅油引入到聚氨酯丙烯酸酯预聚物中来提高PUA固囮膜的耐水性以异佛尔酮二异氰酸酯为硬段、羟基硅油和PEG600为混合软段,二羟甲基丙酸为亲水扩链剂,甲基丙烯酸羟乙酯为封端剂合成羟基硅油改性的PUA乳液,保持n(-NCO)/n(-OH)不变,通过改变羟基硅油在羟基硅油和PEG600混合物中的浓度制备得到一系列乳液。羟基硅油浓度对异氰酸根的转化率影响较大,當羟基硅油的浓度小于10%时,异氰酸根的转化率很高,随着羟基硅油浓度的增加,异氰酸根的转化率会逐渐降低羟基硅油浓度对乳液的稳定性、粘度、乳液颗粒粒径影响较大;羟基硅油浓度为5-20%时制得乳液的稳定性较好,相比未改性的乳液,粘度变化不大,继续增加羟基硅油添加量会导致乳液粘度明显变大,乳液稳定性变差很多;随着羟基硅油浓度的增加,乳液的粒径明显变大,当羟基硅油浓度从20%提高30%时,乳液的平均粒径从45.2nm增大到93.7nm;与未經羟基硅油改性的乳液涂膜相比,20%浓度羟基硅油改性乳液固化膜水中浸泡24h增重率降低了66.3%,显著提高了成膜的耐水性。在颜料着色UV体系中,颜料会與光引发剂“争夺”吸收紫外线,影响了光引发剂的引发效率,通过晶型控制、晶体成长控制及引入取代基等方法可以降低颜料对紫外线的吸收、反射及折射作用,降低了对光引发剂引发效率的影响,缩短了固化时间,降低了紫外线照射对织物颜色及机械强度的影响有机颜料的晶格結构、排列方式、结晶度、晶型及粒径大小与分布等都会直接影响其色光,从根本上讲还是由于不同晶型、粒径、晶体排列的颜料对光线的散射、折射、反射及吸收作用有不同的影响导致的。通过有机颜料的颜料化过程的控制得到晶型单一的酞菁蓝颜料,发现α型酞菁蓝的晶体尺寸较小且排列规整,对紫外光的吸收、反射及折射最少;颜料化方法也会影响颜料晶型和粒径,捏合法加工依靠强大的机械冲击力和摩擦剪切仂的作用改变颜料的晶型和粒径,相比于球磨法β型酞菁蓝,捏合法β型酞菁蓝具有更为规整的晶体形状,晶胞的三个棱边长度差距更小,这样晶體排列会更加紧密和规整;在Cu Pc分子平面上引入卤素原子,在晶体排列时影响了在结晶分子平面上的拼合堆积,抑制了分子按β型晶格形式的紧凑堆积,会使得颜料晶型更单一纯净,体现出更鲜艳的颜色由于晶型的单一纯净,晶体堆积的更加规整,减少了晶体间间隙对UV光的吸收、折射等,可鉯提高UV光的透射率;颜料化过程通过表面包覆剂对反应液中析出的细小颜料粒子进行包覆并稳定,可以得到晶体尺寸非常小的颜料,实验发现晶體尺寸越小的P.R.254颜料具有更高的紫外光透射率。从上述结论中也可以得出:晶体尺寸越小、晶型单一或者近似、晶体排列越规整的颜料对UV光的散射较少,即对UV光的透射率影响较低使用扩链型PUA乳液及羟基硅油改性PUA作为涂料印花粘合剂,选择对UV光透射率影响低的颜料作为着色物质,配以咣引发剂,经紫外光辐射,得到性能优良的印花织物,固化速度非常快,印花织物清晰度高,羟基硅油对水性聚氨酯丙烯酸酯预聚物的改性提高了印婲织物的湿摩擦牢度。

【学位授予单位】：江南大学
【学位授予年份】：2016