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《武汉科技学院》 2007年
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超细羽绒粉体改性聚氨酯膜及透湿气性能研究

刘欣  
【摘要】: 羽绒是一种天然蛋白质材料,其再生利用、多样化开发符合环保、节能的趋势。本文利用实验室自制的设备制备平均粒径为2.53μm的超细羽绒粉体,将其做为填充材料与聚氨酯(PU)共混后采用湿法成膜,以此改性PU膜的透湿气性能,并观察分析了共混膜的微观结构。 不同的成膜条件,如成膜温度、成膜模具厚度、成膜凝固浴中DMF的含量等对PU膜的性能有非常重要的影响。成膜温度升高会加速PU溶液中DMF的扩散速度,减小PU膜的厚度,增加PU膜的密度,导致PU膜由多孔结构向较致密结构转变,降低了PU膜的透湿气性能。PU膜的透湿气量在膜厚为0.07mm的时候为7132.4g/m2·day,厚度为0.10的PU膜的透湿气量为1490.2g/m2·day,下降了约79.1%,但PU膜的厚度超过0.10mm后,其透湿气量不随厚度的增加而减少,而是稳定在1450 g/m2·day左右。凝固浴中DMF含量的增加降低了PU溶液中DMF的扩散速率,也使PU膜由多孔结构转变为较致密结构,降低了PU膜的透湿气性能。 由于羽绒纤维是一种多亲水基团的氨基酸肽链结构,而且具有较好的蓬松性,因此超细羽绒粉体同样拥有良好的透湿气性能。超细羽绒粉体在DMF溶剂中具有良好的体积溶胀性,其溶胀率可达约50%。随着平均粒径的增加,超细羽绒粉体的体积表面积不断增加,溶胀率也逐渐增加。 将不同含量的超细羽绒粉体与PU充分共混后采用湿法制备共混膜。SEM照片显示,随着超细羽绒粉体含量的增加,共混膜的表面形貌逐渐平滑,出现均匀分布的孔洞,截面结构观察超细羽绒粉体的加入减小了共混膜的密度,出现大型贯穿截面的孔洞。FTIR-ATR图谱分析,只有超细粉体含量达到30%的时候,PU大分子与粉体之间才形成某种相互作用力,而且在共混膜的表面开始分布一些超细羽绒粉体。X衍射表明,超细羽绒粉体的加入破环了PU膜的聚集态结构,随着粉体含量的增加,共混膜的结晶度逐渐减小。TGA分析显示,超细羽绒粉体的加入增加了共混膜的初始热分解温度,增加了回潮率和剩碳率,根据DTG分析,超细羽绒粉体破环了PU大分子硬链段结构。超细羽绒粉体的加入增加了PU膜的透湿气性能,同时降低了PU膜的力学性能。 粗羽绒粉体加入PU膜中制备共混膜,其性能与超细羽绒粉体/PU共混膜相比,粗羽绒粉体能进一步减小共混膜的密度,造成更多的孔洞,但其透湿气性能较低。粗羽绒粉体降低了PU的力学性能,相比超细羽绒粉体,其对PU膜断裂强力的影响大,而对断裂伸长影响较小。 超细羽绒粉体、超细羊毛粉体、细木质粉体分别与PU共混膜制备共混膜并比较它们的性能和微观结构特点。超细羊毛粉体对PU结构上的影响最小,细木质粉的影响最大。FTIR-ATR图谱分析,三种粉体与PU共混膜都没有出现新的基团。X衍射表明,三种粉体的加入都破环了PU膜的结晶结构,超细羊毛粉体破环较弱,细木质粉破环较大。TGA分析结构表明,三种粉体的加入不同程度上都提升了共混膜的初始分解温度,破环了PU大分子的硬链段结构,超细羊毛粉体破环较小,甚至在5%的含量上只有较小的破环,细木质粉对硬链段破环较大。三种粉体都减小了PU膜的密度,制备更多的孔洞结构,超细羽绒粉体/PU共混膜的透湿性能较好,超细羊毛粉体/PU共混膜次之。三种粉体的加入都在一定程度上破环了PU膜的拉伸力学性能,同时也破环了PU膜的压缩力学性能。
【学位授予单位】:武汉科技学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TB383.2

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