聚氨酯氨基硅油柔软剂的制备臁其在面巾纸上的应用研究

摘要

面巾纸作为一种主要的生活用纸产品，近年来需求量不断增加，人们对其性能要求越来越高，尤其是对柔软性能提出更高要求，使用后处理柔软剂提高面巾纸的柔软性得到了广泛关注。氨基硅油作为“超级柔软剂”相较于二甲基硅油、有机硅羟乳和聚醚型有机硅等柔软剂，整理后的面巾纸柔软性能最佳，手感软而丰满，滑而细腻，因此国际上主要集中在氨基硅油柔软剂的开发和研究。但氨基硅油存在水溶性差、需要乳化剂乳化和附着力差等问题，已有研究表明不同功能基团的氨基硅油具有不同的乳化性能和纸张的柔软保湿性能。本课题针对现有氨基硅油的乳化效果和机理的探讨，制备了聚氨酯和壳聚糖改性的聚氨酯氨基硅油柔软剂(RRJ-2)，实现了氨基硅油的自乳化，并提高了面巾纸的柔软性能和挺度，在RRJ-2中添加甘油成分提升了面巾纸的保湿性能。　　首先，本课题对润禾高新材料科技股份有限公司生产的一款性能较好的市售氨基硅油原油(RH-8240)进行了乳化和应用性能研究。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等对RH-8240进行了分析，判定为短链结构的氨基硅油柔软剂，然后对其乳化工艺条件进行了探索，得乳化剂AEO-3与CD-1按质量比1:l制备出复配乳化剂，并在pH值为6、温度为35℃条件下与RH-8240按照质量比3:8混合乳化30min，得到透明、蓝光乳液，整理的面巾纸手感柔软蓬松;并分别通过柔软性能、抗张性能、亲水性能、平滑性能和保湿性能对乳化后氨基硅油柔软剂(RRJ-1)和复配的甘油.氨基硅油柔软剂(RRJ-4)在面巾纸上进行了应用性能研究，在柔软性能和抗张性能方面表现为RRJ.1＞RRJ.4，在亲水性能、平滑性能和保湿性能方面表现为RRJ-4＞RRJ-1。当喷涂量为25％时，柔软整理后的面巾纸均达到超柔型面巾纸的标准。　　其次，本课题以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)和聚乙二醇(PEG-1450)为主要原料合成了聚氨酯预聚体，以八甲基环四硅氧烷、环氧双封头、二正丁胺和壳聚糖为主要原料合成了氨基硅油，并以聚氨酯预聚体和氨基硅油为主要原料合成了RRJ-2。通过单因素实验，系统研究了反应温度、反应时间、催化剂用量、反应物比例对各阶段反应产物的影响，并采用FTIR、XPS、扫描电子显微镜镜(SEM)、热重分析(TG)等现代分析手段对合成产物的成分和结构进行了表征，得出如下结论:(1)在合成聚氨酯预聚体过程中，聚氨酯预聚体的产率随反应时间不断增加，随反应温度和催化剂用量先上升后降低。随IPDI与PEG-1450的摩尔比(R值)增加，聚氨酯预聚体的挺硬特性不断增加，当R值为1.8:1、反应温度为70℃、反应时间为3h、催化剂用量为0.3％时合成的聚氨酯预聚体产率较高，对面巾纸的挺度有明显提升且对面巾纸的柔软性能影响较小;(2)研究了壳聚糖部分替代二正丁胺制备氨基硅油的工艺条件，确定壳聚糖与二正丁胺用量的比值为l:3，并确定了本氨基硅油的合成实验技术路线:(3)聚氨酯预聚体与氨基硅油共聚过程中，共聚产率随反应时间不断增加，随反应温度呈现先上升后降低趋势。当反应温度为75℃，反应时间为2.5h时合成的聚氨酯氨基硅油水溶性良好，可实现自乳化、无破乳漂油等不良现象;(4)对RRJ-1、RRJ-2以及复配的甘油.聚氨酯氨基硅油柔软剂(RRJ-3)在面巾纸上进行了应用性能研究，在柔软性能和抗张性能方面，表现为RRJ-2＞RRJ-3＞RRJ-1;在亲水性能、平滑性能和保湿性能方面，表现为RRJ-3＞RRJ-2＞RRJ-1，面巾纸综合性能根据《消费者报道》的标准对本课题的三种柔软剂进行比较表现为:RRJ.3＞RRJ-2＞RRJ-1。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1生活用纸需求现状及柔软剂的应用

1．2柔软剂的研究现状

1．2．1柔软剂简介

1．2．2有机硅柔软剂的柔软机理

1．2．3有机硅柔软剂的分类及应用

1．3 聚氨酶改性有机硅柔软剂

1．3．1 聚氨酶

1．3．2聚氨酯有机硅共聚物的结构及性能

1．3．3聚氨酯改性有机硅的优势

1．4壳聚糖的研究现状

1．4．1壳聚糖的理化性质

1．4．2壳聚糖的衍生物

1．4．3壳聚糖铵化处理

1．4．4壳聚糖应用于有机硅的优势

1．5研究背景、意义及研究内容

1．5．1研究背景及意义

1．5．2实验主要研究内容

第二章实验部分

2．1 实验原料与仪器

2．2实验分析测试方法、表征及应用

2．2．1实验分析测试方法

2．2．2柔软剂表征方法

2．2．3柔软剂应用性能测试

第三章氨基硅油的表征及乳化研究

3．1．2 RH-8240元素分析

3．1．3 RH-8240热稳定性分析

3．2 RH-8240的乳化及复配研究

3．2．1 RH-8240 乳化研究

3．2．2 RH-8240复配研究

3．3 RRJ-1的应用性能研究

3．3．1面巾纸柔软性能研究

3．3．2面巾纸抗张性能研究

3．3．3面巾纸亲水性能研究

3．3．4面巾纸平滑性能研究

3．3．5面巾纸保湿性能研究

3．4面巾纸表面形貌表征

3．5本章小结

第四章聚氨酯氨基硅油柔软剂的制备及应用研究

4．1聚氨酯预聚体合成条件研究

4．1．1聚氨酯预聚体合成原理

4．1．2聚氨酯预聚体合成条件研究

4．1．3聚氨酯预聚体结构分析

4．2氨基硅油合成条件研究

4．2．1氨基硅油合成原理

4．2．2壳聚糖改性的可行性研究

4．2．3改性封端剂合成条件研究

4．2．4环氧基硅油合成条件研究

4．2．5氨基硅油合成条件研究

4．3聚氨酯预聚体与氨基硅油的共聚

4．3．1聚氨酯氨基硅油共聚原理

4．3．2聚氨酯氨基硅油共聚合成条件研究

4．3．3 RRJ-2理化性质表征

4．3．4 RRJ-2结构分析

4．3．5 RRJ-2元素分析

4．3．6 RRJ-2热稳定性分析

4．3．7面巾纸表面形貌表征

4．4 RRJ-2与甘油的复配研究

4．5柔软剂应用性能研究

4．5．1面巾纸柔软性能研究

4．5．2面巾纸抗张性能研究

4．5．3面巾纸亲水性研究

4．5．4面巾纸平滑性研究

4．5．5面巾纸保湿性研究

4．5．6柔软剂综合性能比较

4．6本章小结

第五章结论与展望

5．1结论

5．2展望

参考文献

攻读学位期间的学术成果

致谢