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《陕西科技大学》 2017年
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室温自交联CPA-ATPE复合乳液的制备及胶膜性能

李亚敏  
【摘要】:在皮革制品涂饰领域,阳离子型的丙烯酸树脂涂饰产品占有极大的比重,其主要用在皮革加工工序的底涂和顶涂中。因其凸显的阳离子性能可以实现“三明治”涂饰,市场前景广阔。但传统的阳离子丙烯酸树脂存在热黏冷脆、机械性能及耐溶剂性较差等缺陷。因此,为了提高阳离子丙烯酸树脂的耐热性、机械性能及耐溶剂性等,本研究主要通过交联改性思路来设计胶膜分子结构,将不同的乙烯基单体进行共聚,制备阳离子丙烯酸树脂乳液(CPA),添加交联剂对其进行改性,形成具有室温自交联功能的复合乳液(CPA-ATPE),并分别对各乳液及其胶膜性能进行测试,具体研究内容如下:首先,固定单体总量及各单体比例,分别采用偶氮二异丁腈(AIBN)和2,2-偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐(AIBI)为引发剂,以单体转化率、凝胶率、预乳化液稳定性、乳液气味、聚合物分子量为指标,考察引发剂的类别、用量及加料方式对聚合工艺过程的影响。研究结果表明:AIBI具有更高的引发效能,最佳质量分数为1.2%。随后,以乳液Zeta电位及乳液的贮存稳定性为指标,考察了DMAEMA的用量对聚合物乳液的影响。研究表明:随着DMAEMA用量的逐渐增加,乳液电位持续增高,当DMAEMA的质量分数达到3%时,聚合物乳液的稳定性良好,Zeta电位为14.5mV,当W(DMAEMA)超过3%时,CPA乳液的稳定性基本不变,因此W(DMAEMA)=3%。在此基础上,固定DMAEMA和AIBI用量,探讨1631/OS-15与1227/OS-15两种复合乳化体系的乳化能力、配比及其用量对CPA乳液粒径及PDI、凝胶率、稳定性及外观的基影响。研究结果表明:复合乳化剂1227/OS-15的综合乳化性能较佳,其最佳应用参数:总用量为W(1227/OS-15)=3%,m(1227):m(OS-15)=1:2。其次,通过控制AAEM功能交联单体用量以及相应ATPE的添加量,制备CPA-ATPE复合乳液。采用FT-IR、XRD、AFM等对CPA及CPA-ATPE胶膜的结构和形貌进行表征;测定乳液粒径及PDI、最低成膜温度、Zeta电位及稳定性和胶膜的亲水性、吸水率、机械强度、耐溶剂性及玻璃化转变温度(Tg),考察AAEM的用量对CPA-ATPE复合乳液及其胶膜性能影响。研究表明:CPA-ATPE复合胶膜中AAEM的活性酮羰基与ATPE的端氨基已成功进行了交联,AFM显示胶膜表面凸起均匀;与CPA乳液相比,CPA-ATPE复合乳液平均粒径减小,分散系数减小且其分布趋于均匀,电位呈现正电性,胶膜耐溶剂性、亲水性、吸水率,抗张能力和断裂伸长率均提高,玻璃化温度(Tg)提高了2.5℃,耐热性能增强;随着AAEM用量的增加,CPA-ATPE复合乳液的最低成膜温度从15.8℃降到13℃,表现为更易成膜,胶膜的机械性能增强,吸水率降低,胶膜吸水率从67.2%降至17.8%,耐溶剂性增强,当W(AAEM)=3%时,CPA-ATPE复合乳液及胶膜的综合性能优异。最后,将不同结构的ATPE添加至CPA乳液中,制得系列CAP-ATPE复合乳液。考察胶膜的亲水性、吸水率、机械强度、耐溶剂性,探讨ATPE的结构对CPA-ATPE复合乳液及胶膜基本性能的影响。采用FT-IR及AFM对系列胶膜的结构及表面构造进行表征。结果发现:系列胶膜中AAEM的酮羰与不同结构的ATPE均已交联;随着ATPE分子链的增长,AFM图中白点增多,交联程度下降,胶膜吸水率增强,断裂伸长率稍微增加,抗张强度减小,接触角减小,耐溶剂性缓慢降低,因此使用ATPE作为交联剂时,其分子链不宜过长。
【学位授予单位】:陕西科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ325.7;TS529.5

【参考文献】
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