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水性聚氨酯的制备及其在纺织面料鞋材中的应用   (2023/7/12 8:55:01)  发表博文
摘要

本文主要从水性聚氨酯的材料制备入手分析不同材料配比对于水性聚氨酯乳液的黏度力学 能以及吸水性的影响结果发现其随着蓖麻油配量的增加水性聚氨酯乳液的黏度有下降的趋势而防水性逐渐增强在纺织面料鞋材的应用中效果较好。 

关键词:水性聚氨酯纺织面料鞋材耐水性引言

水性聚氨酯胶粘剂具有环保性能可调等优势在纺织皮革等领域有广泛的应用蓖麻油作为一种天然的多元醇物质应用于水性聚氨酯材料的制备能 够通过提升聚氨酯分子的内交联性使得水性聚氨酯材料具有较好的防水特性水性聚氨酯材料在鞋材中的运用能够保持鞋内良好的干燥度提升穿着的舒适感本文主要探讨蓖麻油聚醚二醇等材料在水性聚氨酯材料制备中的应用分析蓖麻油及丁二醇配比的大小对于水性聚氨酯材料力学性能吸水性等方面 的影响探讨水性聚氨酯材料在纺织鞋面防水及纺织鞋面用胶方面的应用优势希望能够提升纺织鞋面用胶的性能及使用空间。 

1 实验

1  试验部分

1. 1  试验原料与设备

    聚醚二醇工业级简称 N220,邢台鑫蓝星科技有限公司蓖麻油分析纯南京鑫旭工贸有限公司;4-丁二醇分析纯简称 BDO,湖南昂致化工科 技有限公司三乙胺分析纯简称 TEA,河北煜锦坤科技有限公司二苯基甲烷二异氰酸酯工业级简称 MDI-50,成都远大化工有限公司二月桂酸二丁基锡化学纯上海麦克林生化科技有限公司

    试验用四口烧瓶精天数字式黏度计济南欧莱宝生物技术公司;CA200 接触角测试仪广东北斗精密仪器有限公司电子万能材料试验机济南中创工业测试系统有限公司

 
1. 2  水性聚氨酯材料的制备

    先将 N220 及蓖麻油按照一定比例混合后装入到有搅拌装置的四口烧瓶中在真空 100 ℃条件下对其进行脱水,65 min 后对其进行温度测试在 45 ℃氮气 保护环境下加入 MDI-50,以及 BDO 扩大反应链保持恒温高速搅拌;60 min 后加入TEA 以及适量的去离子水进行乳化在得到理论数值以后降温并加入二月桂酸二丁基锡再次反应 90 min 后得到聚氨酯乳液水性聚氨酯材料的配比通过改变蓖麻油以及 BDO 的质量配比控制乳液制备的性能具体用 量如表 1 所示。  

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1. 3  水性聚氨酯性能测试

1. 3. 1  黏度测试

    取锡箔槽称取一定量的水性聚氨酯乳液使用精天数字式黏度计进行黏度测试在 25 ℃条件下连续 测量 3 
1. 3. 2  胶膜接触角测试

    将制成的水性聚氨酯乳液制成胶膜胶膜制作过程如下将制成的水性聚氨酯乳液降温搅拌后使用胶膜机进行胶膜生产然后使用 CA200 接触角测试仪 对胶膜进行接触角测试并分别使用纯净水二碘甲烷 及乙二醇对样品分别测试 3 取平均值进行比较
1. 3. 3  力学性能测试

    将胶膜裁剪成15mm×15mm的正方形厚度1. 5 mm,使用电子万能材料试验机对其及逆行拉伸测试拉伸 结果参照 GB/T1040—1992标准
1. 3. 4  吸水性测试

    将胶膜裁剪成15mm×15mm的正方形称定其质量为 0 放入水中浸泡 48h后将表面水分吸干后再次称 定 其 质 量 记 为 吸 水 率 = ( - 0 ) / × 100%。 

2   结果与讨论

2  水性聚氨酯性能分析

2. 1  水性聚氨酯乳液黏度分析 

    水性聚氨酯乳液黏度如表 2 所示。 

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    从表 2 可以看出由于蓖麻油增加量逐渐变大, BDO 质量逐渐减少其乳液中脂肪链中的疏水性有增强的趋势因此导致聚合物与水之间的作用减弱进而导致乳液的黏度下降
2. 2  水性聚氨酯胶膜接触角分析

    乙二醇及二碘甲烷液体测试方法相同接触角测试图如图 1 所示。 


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    水性聚氨酯胶膜接触角分析如表 3 所示由表 3 可知随着蓖麻油含量的增加水性聚氨酯胶膜的水接触角有所增大增加的蓖麻油含量增强了乳液的疏水性且在水性聚氨酯胶膜的接触角在水乙二醇及二碘甲烷存在明显的差异性接触角 从大到小依次为水乙二醇二碘甲烷。 

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2. 3  水性聚氨酯胶膜力学性能分析

    WPU1 样品的拉伸强度为 48. 41MPa,断裂伸长率为 1424%, WPU5 和 WPU6的拉伸强度分别为19. 83 MPa及 11. 72 MPa,断裂伸长度为 1783%、 1892%。常规分析可知 WPU 胶膜的力学性能与胶膜结果的软硬段及结构存在明显的相关性随着蓖麻油含量的增加水性聚氨酯胶膜的拉伸强度降低但断裂强度有所增大如图 2 所示。 

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2. 4  水性聚氨酯胶膜吸水性分析

    水性聚氨酯胶膜吸水性如图 3 所示

    水性聚氨酯胶膜 48 小时的吸水性存在明显的差别随着蓖麻油含量的增加胶膜的吸水率有明显的下降,WPU1 胶膜吸水率为 5. 4%,而 WPU4 的吸水率仅为 2. 27%。通过引入蓖麻油脂肪链明显提升了胶膜的耐水性有效阻碍了亲水基团与水分子之间的作用丁二醇的配比在 WPU4 样品时为 1. 85g与蓖麻油等其他原料达到最佳配比样品 WPU5 及 WPU6 中的丁二醇配比进一步减少聚氨酯材料的吸水率主要受到蓖麻油材料的影响因此吸水率进一步提升。 

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3  水性聚氨酯材料在纺织面料鞋材应用

3. 1  纺织鞋面防水性

    根据水性聚氨酯材料的性能可知其具有较低的吸水率使用与纺织面料涂层能够有效地降低鞋面被水打湿的概率为穿着者提供更好的鞋内干燥 度提升穿着体验感但同时在应用水性聚氨酯材料进行鞋面防湿防水时也会明显对鞋面的透气度产 生负面影响因此在应用中需要多方面考虑需求因素进行综合鞋面设计考量
3. 2  纺织鞋面用胶

    水性聚氨酯材料的良好黏性特征可以应用于纺织面料鞋材用胶粘接且其防水性特征能够减少鞋用胶水分离的现象具有较强的实用性从而降低运动 鞋休闲鞋跑鞋等鞋类的折损率。 

3 结 论

本次 研 究 发 现, 样 品 WPU4 即 配 比 为 N220 (16 g)、蓖麻油(9. 5 g)、BDO(1. 85 g)、二月桂酸二丁基锡(0. 94 g)、MDI-50(3. 42 g)、TEA 体积 1. 89 mL时制成的水性聚氨酯材料的各项性能综合最优水性聚氨酯材料随着蓖麻油配量的增加其黏度下降防水性增强在纺织面料鞋材的应用中具有较好的效果能够起到防湿增强胶黏性的作用综合性能较优但仍存在改良的空间。 

分类:胶粘剂、涂料 评论: 浏览:
关键词:水性聚氨酯 纺织 面料 鞋材 
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