资源描述
一 选题的背景随着科学技术的发展，制革行业也走上了清洁化生产的道路。近年来水性聚氨酯的研究开发逐渐升温，但主要集中在皮革的涂饰剂与复鞣剂上。聚氨酯类皮革固色剂的研究与生产少之又少，但因革染色中常用的直接染料和酸性染料均均为阴离子染料，主要靠范德华力、氢键与皮革纤维结合1，湿摩擦牢度较差，从而影响革制品的外观和使用性能2，降低成革品质。此外，染色废液中残留的大量染料，不仅造成了浪费，也使得染色后皮革的颜色饱满度和鲜艳度不足，尤其会使皮革染色废水增加色度、 COD值、 BOD 3，对环境造成很大压力。为了提高染色后皮革的色度和染料吸收率，除了采用酸进行固色外，还采用了阳离子材料4-5,而阳离子水性聚氨酯能兼顾提高成革品质及降低环境危害。二 选题目的及研究意义针对于改善成革色牢度与机械性能，研制出一种阳离子型水性聚氨酯固色剂，通过实验与分析，从而探索出一种低成本、易制备并且性能优异的皮革固色剂，应用于制革行业，完善制革染色中的问题，提高皮革的感官性能，有助于向清洁化、集约型制革方向的发展。该固色剂应用于皮革上兼具良好的固色与助软性能，能够很好的改善阴离子材料造成的浅色效应，其侧链R对皮革柔软度的增强也能发挥出很大作用，提高染料的吸净率，对阴离子型加脂剂的吸收与固定也能起到显著作用，使染色加脂废液中的化料残余得到很大程度减少，有助于降低制革废水的处理费用，进而达到节省化料、减少浪费、起到保护环境与降低生产成本的目的。具有很大研究意义三 国内外相关领域的研究现状及发展趋势现在国外许多公司都有聚氨酯皮革涂饰剂产品,如德国BASF公司的Astacin Finish PUD系列:其中PUM成膜软、耐低温、遮盖率强,ACR适用于对涂层及其坚牢度要求很高的皮革涂饰。德国Bayer公司的Bayderm系列产品;荷兰Stahl公司的RU3904、7920系列;意大利Fenice公司的UW系列水性聚氨酯涂饰剂;均渗透性好,固着力强,涂膜手感舒适。我国聚氨酯乳液涂饰剂的研制起始于70年代6,先后有十几个科研单位和大专院校进行研制。较早的涂饰剂有:天津皮革研究所的PU-1;沈阳皮革研究所的PU-2;化工部晨光化工研究院一分院的PU系列。光亮剂有:北京皮革化工厂改性聚氨酯,即聚醚聚氨酯与硝化纤维接枝共聚物所制的乳液型光亮剂。70年代国外开始研究用含离子基团的聚氨酯分散液复鞣皮革,德国Bayer公司率先于1977年研究成功商品名为“Levotan K”和“Levotan C”聚氨酯合成鞣剂7,其后又有用于复鞣加油方面的聚氨酯专利发表。国内制革行业中，张金伟等研制的SF 固色剂的主要成分为无机金属盐与有机物的复合物，发现其不仅可使革坯的颜色更加鲜艳饱满，而且可促使油脂的吸收。在纺织印染行业，许燕侠等8对水性聚氨酯固色剂的固色机理进行了详细的阐述，并针对水性聚氨酯固色剂的性能特征进行进一步的分析与描述。目前，有学者针对特定的织物，开发有针对性的水性聚氨酯固色剂，如林纯勇等9研究了水性聚氨酯固色剂对苎麻织物的固色研究，并细致研究了对苎麻织物以及棉质织物色牢度、色光度的影响。李亮10针对活性染料湿摩擦牢度较低的缺点，通过溶液自由基共聚制备了水性聚氨酯-丙烯酸酯共聚乳液作为固色剂。 水性聚氨酯固色剂的固色效果在环保领域不逊于无醛固色剂，甚至更优，而且可以通过不同改性剂对水性聚氨酯的改性，得到具有特殊功能特性的固色剂品种11。从目前的研究进展来看，水性聚氨酯固色剂有封闭型水性聚氨酯固色剂12、交联改性水性聚氨酯固色剂13、有机硅水性聚氨酯固色剂14等是几类主要的水性聚氨酯固色剂。四 研究的内容4.1制备一系列阳离子WPU乳液（固含量25%）选择两种胺醚1205/1815，分别将其与IPDI反应，再用MDEA扩链，加冰醋酸中和，在水中高速剪切得阳离子水性聚氨酯乳液，按实验方案分析其在不同R值（异氰酸酯基与羟基的比）及扩链前后制备所得产物的分子量、黏度、pH、稳定性等物理性质。（1）IPDI与胺醚预聚反应方程式：其中：胺醚上m+n=5/15； R=12/18+ A (2)用MDEA扩链的反应方程式： + B 4.2 对比产物在不同工艺下的成革效果（Cr复鞣）（1）染色前后（2）加脂前后（3） T=50及T=353 研究不同产物对革性能的影响（1）以1205/1815为原料，扩链前R值不同对革性能的影响。（2）以1205/1815为原料，扩链后R值不同对革性能的影响。4 研究产物不同用量下对革性能的影响通过感官法及实验分析，综合产物的制备与性能，选择出一种相对低成本、易制备、性能及综合性能优异的产物做固色剂，进一步研究其最低用量。 5 分析检测5.1 对所有制备产物进行物理性质分析（1）粘度:用粘度计测定。（2）pH:用pH试纸测定。（3）固含量:按常规方法测定15。（4）NCO含量：二正丁胺法16。（5）稳定性：室温静置观察是否浑浊、分层或有无沉淀。5.2 对应用于革后的效果及性能分析（1）革的色度、柔软度、表面着色强度等（感官法）（2）废水的色度、是否有浮油等（感官法）（3）染料吸净率（紫外分光光度法）（4）固色剂与加脂剂相溶性（5）耐水洗牢度（紫外分光光度法）（6）耐干湿擦性能（耐干湿擦测试仪）五 实验已完成部分（1）制备一系列阳离子WPU乳液（固含量25%）（2）对比产物在不同工艺下的成革效果（Cr复鞣）（3）研究不同产物对革性能的影响（4）分析检测六 论文进度安排（以教学周为单位）周 次设计（论文）任务及要求14调研、整理资料5-6完成文献综述、开题报告制订实验方案，准备仪器与试剂以及所需用的各种材料710进行实验1112聚氨酯结构的表征1315完成论文撰写16打印论文，准备答辩参 考 文 献1 单志华.制革化学与工艺学(下册)M.北京:科学出版社,2005.2 张廷有.皮革染整基础M.北京:科学出版社,1999.3 Joseph K, Nithya N. Material flows in the life cycle of leatherJ. Journal of Cleaner Production, 2009, 17(7):676-682.4 卢行芳,殷家雄,白涛.阳离子皮革染色助剂的试制与应用J.皮革化工，2005，22(4):14-17.5 王学川，何林燕，罗敏,等.阳离子树状聚酰胺胺固色剂的制备及其应用J.中国皮革,2010,39(19):39-42.6 沈玉山.聚氨酯在皮革工业中的应用J.精细化工,1995,12(2):2-5.7 陈家华,汤嘉陵,杨昌跃,等.聚氨酯水乳液皮革涂饰剂性能与结构的关系J.精细化工,1995,12(3):8-21.8 乔世琛.92ICLST,中国成都,1992.9 许燕侠,张剑秋,吴岳英,侯青顺.水性聚氨酯固色剂的性能和合成J.应用化工.,2003,32(4):9-11.10 林纯勇,陆必泰.水性聚氨酯固色剂对苎麻织物的固色研究J.纺织科技进展,2008,1:17-19.11 李亮.水性聚氨酯类活性染料湿摩擦牢度提高剂的合成与应用研究D.苏州大学硕士论文,2008,5.12 权衡,李怀芝,易有彬.聚氨酯类高分子印染助剂及其应用J.丝绸,2009(7): 42-47.13 王静静,赵涛,反应型阳离子水性聚氨酯固色剂的应用J染整技术，2013，35(6): 26-2914 李庆，樊增禄，赵振丙烯酸酯改性水性聚氨酯的性能及固色效果J.西安工程大学学报,2009,23(6): 23-29.15 宋海香,罗运军,罗巨涛,等.羟基硅油共聚改性阳离子水性聚氨酯的合成和性能J.郑州轻工业学院学报:自然科学版,2001,21(3):6-10.16 李广平,皮革化工材料的生产及应用M.北京:轻工业出版社,1978.17 马建中,兰云军.制革整饰材料化学M.北京:中国轻工业出版社,1998.
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