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本研究自制表面活性剂十二烷基聚氧乙烯醚磺基琥珀酸钠盐(AESS)、蓖麻油磺基琥珀酸钠盐(COSS)和可聚合单体十二烷基聚氧乙烯醚马来酸酐单酯。分别采用外乳化和内外结合乳化法制备了两种微乳液皮革柔软增强剂ACME和AMME,并将其应用到皮革加工中,通过皮革的物理机械强度和柔软度的变化进一步指导合成试验,优化合成条件。以红外光谱和纳米粒度仪为主要分析手段,表征微乳液聚合物的结构和粒径分布。
通过正交试验确定AESS和COSS的最佳合成条件。AESS的最佳合成条件为:n(马来酸酐):n(十二烷基聚氧乙烯醚)为1.2:1,酯化温度85℃,催化剂用量(相对于马来酸酐的质量分数)为1.2%,酯化时间5h,磺化温度75℃,磺化时间2h。COSS的最佳合成条件为:n(马来酸酐):n(蓖麻油)为3.1:1,酯化温度105℃,催化剂用量(相对于马来酸酐的质量分数)为1.2%,酯化时间5h,磺化温度75℃,磺化时间2h。
采用外乳化法,将AESS和COSS用于微乳液聚合中制得微乳液柔软增强剂ACME,结果表明:随着表面活性剂AESS质量分数的增加,微乳液的透光率增加,皮革的柔软度增加,撕裂强度和抗张强度增加率下降;加入适量的蓖麻油磺基琥珀酸盐(COSS)可以提高微乳液的透光率并改善皮革的柔软度;增加微乳液的固含量,即增加与胶原纤维的结合点,可以改善微乳液柔软增强剂的应用性能。当AESS质量分数为8%,COSS质量分数为6%,混合单体质量分数为(w(MMA):w(BA)=1:1)21%时,微乳液柔软增强剂的透光率为80.2%,将其应用到皮革加工中,皮革撕裂强度平均提高17.3%,抗张强度平均提高25.3%,柔软度提高1.0%。对微乳液柔软增强剂ACME进行粒径分布测试,表明其平均粒径为26nm,粒径分布均匀,主要分布在15.7~24.4nm之间。
采用内外结合乳化法,以微乳液聚合物的絮凝率、转化率、透光率以及应用性能为指标,通过单因素实验方法,讨论了体系的pH、表面活性剂的质量分数、可聚合单体质量分数、引发剂用量(相对于混合单体和可聚合单体的质量分数)、固含量(质量分数)、混合单体组成等因素对微乳液柔软增强剂AMME的性能的影响,并对其合成条件进行优化。
结果表明:以微乳液聚合物的质量为基准,当pH为7.0~8.0,表面活性剂的质量分数为5%(w(SDS):w(AESS):1:4),可聚合单体质量分数为10%,引发剂用量为1.8%,固含量32%,混合单体的质量分数分别为MBA4%、MMA7%、BA7%时,制备的AMME的无絮凝率,透光率91.3%,混合单体转化率为96.7%,对微乳液聚合物的粒径及其分布进行测试,表明微乳液聚合物平均粒径为30nm,粒径主要分布在18.2~28.2nm之间。将微乳液柔软增强剂应用于皮革加工中,测试皮革的物理机械性能和柔软度的数据变化,结果表明:当其用量(基于皮革的质量,下同)为6%,皮革的物理机械性能较好,撕裂强度横向提高42.2%,纵向提高61.2%,抗张强度横向提高40.5%,纵向提高约46.4%,柔软度提高1.7%,当其用量为5%时,皮革的物理机械强度有一定的损失,但是对皮革的柔软度有所改善。