核殼乳液/超細(xì)纖維復(fù)合材料的制備與性能研究
發(fā)布時間：2021-03-27 22:52
以聚氨酯樹脂和PA或PET超細(xì)纖維制備的超細(xì)纖維功能性復(fù)合材料常用于過濾、包裝、服裝等行業(yè)�；w樹脂一般采用溶劑型聚氨酯樹脂,帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。以水性聚氨酯樹脂（WPU）作為復(fù)合材料樹脂基體可以解決環(huán)保問題,但水性聚氨酯由于親水基團(tuán)的引入使耐水性降低,嚴(yán)重影響材料在濕環(huán)境下的強(qiáng)度。本論文合成了以WPU為殼、聚丙烯酸酯為核的聚丙烯酸酯/WPU核殼乳液,使其兼具聚丙烯酸酯優(yōu)良的耐水性和聚氨酯的力學(xué)性能,用作超纖復(fù)合材料的樹脂基體,并采用海島纖維無紡布作為增強(qiáng)材料制備了超纖復(fù)合材料。研究了核殼乳液的合成工藝對樹脂耐水性的影響及復(fù)合材料制備工藝,主要研究內(nèi)容如下:研究了水性聚氨酯種子乳液的合成工藝對乳液粒徑和穩(wěn)定性的影響。以IPDI為異氰酸酯組分、PTMG2000為聚醚組分、DMPA為親水單體、丙烯酸羥乙酯為封端劑,用丙酮法合成了水性聚氨酯種子乳液,研究了原料比對核殼乳液形成的影響,并對乳液進(jìn)行粒徑及穩(wěn)定性測試。結(jié)果表明,R值為1.2、DMPA含量為8%,種子乳液平均粒徑67nm,有較好的穩(wěn)定性。以溶脹法制備了聚丙烯酸酯/WPU核殼乳液,研究了反應(yīng)條件對核殼乳液形態(tài)以及乳膠膜性能的影響。...
【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：82 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－８水性聚氨酯的鏈段結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．１－８?ＷＰＵ?ｓｅｇｍｅｎｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??
子鏈中引入雙鍵，在引發(fā)劑作用下引發(fā)丙烯酸酯和引入的雙鍵之間的反應(yīng)，從而在聚??氨酯和丙烯酸酯之間形成交聯(lián)鍵增加相容性［６５］。本課題在異氰酸根封端的聚氨酯預(yù)聚??體中接入丙烯酸羥乙酯，引進(jìn)雙鍵，反應(yīng)式如圖３－１所示：??〇ＣＮ＇／ＶＶＷＶＡＡＡＡＡＡＡＡＡ／＇?ＮＣＯ??０??ＩＩ??ｈ２ｃ＝ｃ－ｃ－ｏ－ｃｈ２ｃｈ２ｏｈ??Ｖ?０??ＩＩ??ＯＣＮ—ｗｗｗｗｗｗ．?ＮＨｃ〇〇－ＣＨ２ＣＨ２－〇－Ｃ－Ｃ＝ＣＨ２??圖３－１聚氨酯預(yù)聚體中接入雙鍵的反應(yīng)式??Ｆｉｇ．３－１?Ｔｈｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｏｕｂｌｅ?ｂｏｎｄ?ｉｎｔｏ?ｔｈｅ?ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ?ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ??為了研究丙烯酸羥乙酯的引入對核殼乳液形成的影響，做一組對照實(shí)驗(yàn)，將未接??入雙鍵的聚氨酯作為種子乳液，將丙烯酸酯加入種子乳液中直接出現(xiàn)團(tuán)聚塊，而在種??子乳液中引入雙鍵后，加入丙烯酸酯組分能夠形成穩(wěn)定的復(fù)合乳液，乳液透明略泛藍(lán)??光，成膜較快。加入丙烯酸羥乙酯后，形成的核殼乳液和純聚氨酯乳液粒徑體積分布??如下圖。??ＰＵ??２５－?１?—＊－ＰＵＡ??Ｉ－?Ａ??Ｉ＇５：?＼ｌ?＼??Ｖ??〇？?—Ｌ／、、——￣．＿．——＊??０?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００??Ｓｉｚｅ（ｄ．ｎｍ）??圖３－２純ＰＵ和ＰＵＡ粒徑體積分布圖??Ｆｉｇ．３－２?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｕｒｅ?ＰＵ?ａｎｄ?ＰＵＡ??從圖中可以看出，均只有一個峰，表明粒徑分布比較均一，純ＰＵ的平均粒徑為
１０８．２ｎｍ，粒徑分布指數(shù)為０．３７７。穩(wěn)定性也比較好，放置６個月基本無沉降。并且將??乳液稀釋１０倍，用磷鎢酸（１％磷鎢酸溶液，用Ｉｍｏｌ／ＬＮａＯＨ中和至ＰＨ為６）染色??后的ＴＥＭ，結(jié)果如圖３－３所示。??ｍｍ§ｇ￥．??圖３－３核殼乳液的ＴＥＭ圖??Ｆｉｇ．３－３?ＴＥＭ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ?ｅｍｕｌｓｉｏｎ??從左圖中可以明顯看到有核殼結(jié)構(gòu)的粒子并且粒徑比較均一，右圖為單一粒子放??大圖可以觀察到殼層材料包裹在核結(jié)構(gòu)上，該粒子粒徑較大，大約在２５０ｎｍ左右。外??層顏色較深的是ＰＵ，內(nèi)層顏色較淺的是聚丙烯酸酯，因?yàn)椋校辗肿渔溨杏校茫希希拇??在，使分子鏈上電子云密度增加，經(jīng)染色后在電鏡下觀察時電子透過率低，呈現(xiàn)出較??深的顏色，而聚丙烯酸酯分子鏈上電子云密度較小顯色較淺，所以形成的是以ＰＵＳ??殼、聚丙烯酸酯為核的核殼結(jié)構(gòu)乳液。??，３〇ｉ???５０－?Ｉ??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ（ｃｍ－ｌ）??圖３？４?ＰＵ、ＰＵＡ的紅外譜圖??Ｆｉｇ３－４?Ｔｈｅ?ｉｎｆｒａｒｅｄ?ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＵ?ａｎｄ?ＰＵＡ??２９??
本文編號：3104382
【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：82 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖１－８水性聚氨酯的鏈段結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．１－８?ＷＰＵ?ｓｅｇｍｅｎｔ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??
子鏈中引入雙鍵，在引發(fā)劑作用下引發(fā)丙烯酸酯和引入的雙鍵之間的反應(yīng)，從而在聚??氨酯和丙烯酸酯之間形成交聯(lián)鍵增加相容性［６５］。本課題在異氰酸根封端的聚氨酯預(yù)聚??體中接入丙烯酸羥乙酯，引進(jìn)雙鍵，反應(yīng)式如圖３－１所示：??〇ＣＮ＇／ＶＶＷＶＡＡＡＡＡＡＡＡＡ／＇?ＮＣＯ??０??ＩＩ??ｈ２ｃ＝ｃ－ｃ－ｏ－ｃｈ２ｃｈ２ｏｈ??Ｖ?０??ＩＩ??ＯＣＮ—ｗｗｗｗｗｗ．?ＮＨｃ〇〇－ＣＨ２ＣＨ２－〇－Ｃ－Ｃ＝ＣＨ２??圖３－１聚氨酯預(yù)聚體中接入雙鍵的反應(yīng)式??Ｆｉｇ．３－１?Ｔｈｅ?ｒｅａｃｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｄｏｕｂｌｅ?ｂｏｎｄ?ｉｎｔｏ?ｔｈｅ?ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ?ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ??為了研究丙烯酸羥乙酯的引入對核殼乳液形成的影響，做一組對照實(shí)驗(yàn)，將未接??入雙鍵的聚氨酯作為種子乳液，將丙烯酸酯加入種子乳液中直接出現(xiàn)團(tuán)聚塊，而在種??子乳液中引入雙鍵后，加入丙烯酸酯組分能夠形成穩(wěn)定的復(fù)合乳液，乳液透明略泛藍(lán)??光，成膜較快。加入丙烯酸羥乙酯后，形成的核殼乳液和純聚氨酯乳液粒徑體積分布??如下圖。??ＰＵ??２５－?１?—＊－ＰＵＡ??Ｉ－?Ａ??Ｉ＇５：?＼ｌ?＼??Ｖ??〇？?—Ｌ／、、——￣．＿．——＊??０?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００??Ｓｉｚｅ（ｄ．ｎｍ）??圖３－２純ＰＵ和ＰＵＡ粒徑體積分布圖??Ｆｉｇ．３－２?Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｐｕｒｅ?ＰＵ?ａｎｄ?ＰＵＡ??從圖中可以看出，均只有一個峰，表明粒徑分布比較均一，純ＰＵ的平均粒徑為
１０８．２ｎｍ，粒徑分布指數(shù)為０．３７７。穩(wěn)定性也比較好，放置６個月基本無沉降。并且將??乳液稀釋１０倍，用磷鎢酸（１％磷鎢酸溶液，用Ｉｍｏｌ／ＬＮａＯＨ中和至ＰＨ為６）染色??后的ＴＥＭ，結(jié)果如圖３－３所示。??ｍｍ§ｇ￥．??圖３－３核殼乳液的ＴＥＭ圖??Ｆｉｇ．３－３?ＴＥＭ?ｐｉｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｃｏｒｅ－ｓｈｅｌｌ?ｅｍｕｌｓｉｏｎ??從左圖中可以明顯看到有核殼結(jié)構(gòu)的粒子并且粒徑比較均一，右圖為單一粒子放??大圖可以觀察到殼層材料包裹在核結(jié)構(gòu)上，該粒子粒徑較大，大約在２５０ｎｍ左右。外??層顏色較深的是ＰＵ，內(nèi)層顏色較淺的是聚丙烯酸酯，因?yàn)椋校辗肿渔溨杏校茫希希拇??在，使分子鏈上電子云密度增加，經(jīng)染色后在電鏡下觀察時電子透過率低，呈現(xiàn)出較??深的顏色，而聚丙烯酸酯分子鏈上電子云密度較小顯色較淺，所以形成的是以ＰＵＳ??殼、聚丙烯酸酯為核的核殼結(jié)構(gòu)乳液。??，３〇ｉ???５０－?Ｉ??４０００?３５００?３０００?２５００?２０００?１５００?１０００?５００??Ｗａｖｅｎｕｍｂｅｒ（ｃｍ－ｌ）??圖３？４?ＰＵ、ＰＵＡ的紅外譜圖??Ｆｉｇ３－４?Ｔｈｅ?ｉｎｆｒａｒｅｄ?ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍ?ｏｆ?ＰＵ?ａｎｄ?ＰＵＡ??２９??
本文編號：3104382
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