水性脂肪族聚酯涂层材料的合成及其原位复合改性工艺初步探讨

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聚氯乙烯是目前最为常用的纺织涂层材料,但因其在成型加工过程中可能释放出二噁英和氯化氢,并且循环利用困难,也难以降解,会给人体和环境造成危害。水性脂肪族聚酯,具有较好的生物相容性和可降解性,可用作环保型绿色涂层材料,但其在产业用纺织品中的应用研究并不多见。   本文以己二酸作为2官能度的羧酸单体,新戊二醇和己二醇作为2官能度的醇单体,通过2,2-二羟甲基丙酸引入亲水基团,以N,N-2甲基乙醇胺作为亲水改性剂,系统研究了脂肪族聚酯基体合成、亲水改性和热交联固化成形工艺,通过酸值、羟值、GPC、TEM、FTIR和NMR等手段分析了聚酯树脂的结构和性能,并且初步研究了聚酯基体的原位复合改性工艺。得到如下的主要结论:   1.研究了原料组成(醇酸比、醇组成、2,2-二羟甲基丙酸用量)、催化剂种类和反应条件(反应温度和升温速度等)对聚酯基体合成工艺及其合成产物性能(酸值、羟值、相对分子量和表观性能)的影响,用FTIR和NMR表征了聚酯基体的化学结构。结果表明,在氮气保护下,配方中羟基当量与羧基当量比为1.18/1,用85wt%磷酸为催化剂,控制3-4 min/℃的升温速度,反应到酸值30时停止反应,可以获得羟值为80,相对分子质量为1900-2500,外观浅黄透明,流动性较好的脂肪族饱和聚酯基体,其化学结构理想。   2.系统研究了胺的种类及用量、交联剂用量、固化时间及固化温度等对聚酯基体亲水改性工艺及其热交联固化成形工艺的影响。结果表明,用N,N-2甲基乙醇胺作为中和剂,使用量为酸值当量的1.2倍,交联剂为六甲氧基三聚氰胺(CYMEL303),加入量为酸值与羟值之和当量的1倍,在150℃情况下固化20min,所得涂膜平整,硬度为F,无起泡无发黄现象,有弹性且不发粘。   3.初步研究了聚酯基体的原位聚合改性工艺,考察了原位引入无机功能材料—纳米二氧化钛对聚酯基体合成工艺和聚酯基体性能的影响。结果表明,纳米二氧化钛原位引入不影响聚酯基体的合成反应及其产物的化学结构;在原料熔融后,用丙酮先分散纳米二氧化钛后滴加的办法,缓慢升温进行聚合,可以获得分散性及粘性较好的纳米复合聚酯基体。   4.初步探索了纳米材料在聚酯基体合成过程中原位生成技术,考察了原位引入钛酸正丁酯对聚酯基体合成工艺和聚酯基体性能的影响。结果表明,在氮气保护下,当原料熔融,加入催化剂后开动搅拌,然后加入钛酸正丁酯可获得近于透明乳白色的复合聚酯。反应馏出物上层液体为丁醇,实际出水量及丁醇量接近理论值。原位主威的微粒分散性好,粒径较均匀。
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