CN101906201A - 一种采用纳米纤维素改性制备聚氨酯整理剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种采用纳米纤维素改性制备聚氨酯整理剂的方法，包括：(1)制备纳米纤维素(2)制备封端型水性聚氨酯；(3)将纳米纤维素溶液与封端型水性聚氨酯中混合搅拌1个小时，得到稳定的纳米纤维素改性聚氨酯乳液。本方法工艺简单，易于工业化生产，改性的聚氨酯提高了力学强度，经本方法所制得的整理剂整理过的羊毛织物拥有更加优异防毡缩效果，有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于羊毛织物非氯防毡缩整理领域，特别涉及一种采用纳米纤维素改性制备聚氨酯整理剂的方法。
背景技术
纤维素是地球上储藏量很大的天然高分子，作为一种多羟基化合物，它们通过一定方式可与聚氨酯复合生成可生物降解聚氨酯材料，同时提高聚氨酯膜的成膜性和强度。
羊毛作为重要的纺织原料，它具有许多优良特性，如手感柔软，弹性好，保暖性好，光泽柔和，易去污等。用羊毛可以制成各种高级织物面料，其以优越的性能而颇受广大消费者青睐。但是由于羊毛织物的毡缩性，织物在常规洗衣机洗衣过程中会发生毡缩，因而极大地影响了织物的使用性能。
传统的防缩方法大都采用氯化/树脂处理的工艺进行处理，虽然这一工艺很成熟、防缩效果好、成本低廉，但是对羊毛的损伤较大，且引起的环境问题(释放AOX)日益引起人们的关注。随着人们环保意识的不断增强，水性聚氨酯防缩整理技术不断受到人们的重视。水性聚氨酯防毡缩整理工艺不仅没有环境污染，还有操作简单、不损伤羊毛纤维、与酸性染料和其它非离子、阴离子助剂有良好的配伍性等优点，因而有着广阔的发展前景。
封端型水性聚氨酯是一种防毡缩效果良好的整理剂。防毡缩处理时，通过加热使-NCO基团脱封，在羊毛纤维表面形成聚氨酯涂膜，并与羊毛纤维中的氨基等结合，达到防毡缩效果。封端型水性聚氨酯可以快速渗透到羊毛织物内部而在纤维表面均匀成膜。但其也有缺点，由于分子量相对较小，成膜性能较差，从而影响了防毡缩效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种采用纳米纤维素改性制备聚氨酯整理剂的方法，本方法工艺简单，易于工业化生产，改性的聚氨酯提高了力学强度，经本方法所制得的整理剂整理过的羊毛织物拥有更加优异防毡缩效果，有良好的应用前景。
本发明的一种采用纳米纤维素改性制备聚氨酯整理剂的方法，包括：
(1)纳米纤维素的制备
将10g微晶纤维素加入到87.5ml的64wt％硫酸中于45℃搅拌酸解120分钟，得到纳米纤维素悬浮液，将悬浮液进行后处理得到质量分数为0.6％纳米纤维素溶液；
(2)封端型水性聚氨酯的制备
先将聚醚多元醇进行脱水处理，加入异佛尔酮二异氰酸酯，滴加催化剂，反应50min得到预聚体；分别加入乙酸乙酯、乙醇作为助溶剂，用7wt％～8wt％的NaHSO3溶液进行封端40min，溶液转为透明，并用盐酸将其pH调节至3～4，得到含固量为25％的聚氨酯乳液；
(3)纳米纤维素改性聚氨酯的制备
按纳米纤维素：聚氨酯质量比1∶100的配比，将纳米纤维素溶液与上述封端型水性聚氨酯溶液混合搅拌1个小时，得到稳定的纳米纤维素改性聚氨酯乳液。
所述步骤(1)中的后处理工艺为离心分离10min去除上层清液，反复3次，再对悬浮液进行透析，直至pH为中性。
所述步骤(2)中的脱水处理工艺为于110℃真空脱水处理1小时，再降温至85℃。
所述步骤(2)中异佛尔酮二异氰酸酯与聚醚多元醇质量比为0.1～0.2∶1，乙酸乙酯与聚醚多元醇的体积质量比为0.2～0.4ml∶1g，无水乙醇与聚醚多元醇的质量比为1～2∶1，亚硫酸氢钠与聚醚多元醇的质量比为0.1～0.2∶1。
有益效果
(1)本方法工艺简单，易于工业化生产，在聚氨酯中添加纳米纤维素使得聚氨酯更易降解成小的片段，提高了其生物可降解性；
(2)通过添加纳米纤维素改性水性聚氨酯，提高了对羊毛的防毡缩整理的效果，有良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)纳米纤维素的制备
将10g微晶纤维素加入到87.5ml的64wt％硫酸中，45℃下快速搅拌酸解120分钟，停止加热加入大量去离子水稀释硫酸以终止反应。用高速离心机对所得悬浮液进行离心10min，将上层清液倒掉，再向沉淀中加入等量的去离子水搅拌形成新的悬浮液，继续高速离心10min去除上层清液，如此反复3次，洗去其中的硫酸。用透析袋对悬浮液进行透析，直到pH达到稳定，用冷冻干燥机对所得的NCC悬浮液进行冷冻干燥得到NCC的固体粉末，计算得纳米纤维素水溶液的浓度为0.6wt％；
(2)封端型水性聚氨酯的制备
将聚醚多元醇304850g加入三颈瓶中，升温至110℃左右，在不断搅拌下抽真空1个小时进行脱水处理。降温至85℃，加入异佛尔酮二异氰酸酯9.5g以及催化剂DBTL一滴，反应50min得到预聚体，测量剩余-NCO的百分含量；室温下加入乙酸乙酯15ml，加入无水乙醇95.3g，亚硫酸氢钠溶液102.7g(亚硫酸氢钠7.4g)，封端40min，溶液转为透明，用盐酸溶液调节pH＝3～4，得到含固量为25％的聚氨酯乳液。
(3)纳米纤维素与封端型水性聚氨酯共混
在不断搅拌下，将25.4g浓度为0.6wt％的纳米纤维素溶液逐滴加入到上述聚氨酯溶液中，持续搅拌1个小时，得到纳米纤维素改性聚氨酯乳液。
实施例2
(1)羊毛防毡缩整理
将实施例1制备的纳米纤维素改性聚氨酯加入到水中配制成110g/L整理液，用NaHCO3溶液调节pH至7.5，二浸二轧，80℃预烘3min，160焙烘3min。
依照同样方法，分别将织物在水中和未添加纳米纤维素的聚氨酯整理液中浸轧，制备对照样。
(2)防毡缩效果测试
参照I.W.S.TM 31测试标准，采用Wascator FQM71CLS洗衣机使用7A+3*5A程序洗涤，测量并计算面积毡缩率。
表1羊毛织物防毡缩率测试结果
Claims (4)
1.一种采用纳米纤维素改性制备聚氨酯整理剂的方法，包括：
(1)纳米纤维素的制备
将10g微晶纤维素加入到87.5ml的64wt％硫酸中于45℃搅拌酸解120分钟，得到纳米纤维素悬浮液，将悬浮液进行后处理得到质量分数为0.6％纳米纤维素溶液；
(2)封端型水性聚氨酯的制备
先将聚醚多元醇进行脱水处理，加入异佛尔酮二异氰酸酯，滴加催化剂，反应50min得到预聚体；分别加入乙酸乙酯、乙醇作为助溶剂，用7wt％～8wt％的NaHSO3溶液进行封端40min，溶液转为透明，并用盐酸将其pH调节至3～4，得到含固量为25％的聚氨酯乳液；
(3)纳米纤维素改性聚氨酯的制备
按纳米纤维素：聚氨酯质量比1∶100的配比，将纳米纤维素溶液与上述封端型水性聚氨酯溶液混合搅拌1个小时，得到稳定的纳米纤维素改性聚氨酯乳液。
2.根据权利要求1所述的一种采用纳米纤维素改性制备聚氨酯整理剂的方法，其特征在于所述步骤(1)中的后处理工艺为离心分离10min去除上层清液，反复3次，再对悬浮液进行透析，直至pH为中性。
3.根据权利要求1所述的一种采用纳米纤维素改性制备聚氨酯整理剂的方法，其特征在于所述步骤(2)中的脱水处理工艺为于110℃真空脱水处理1小时，再降温至85℃。
4.根据权利要求1所述的一种采用纳米纤维素改性制备聚氨酯整理剂的方法，其特征在于所述步骤(2)中异佛尔酮二异氰酸酯与聚醚多元醇质量比为0.1～0.2∶1，乙酸乙酯与聚醚多元醇的体积质量比为0.2～0.4ml∶1g，无水乙醇与聚醚多元醇的质量比为1～2∶1，亚硫酸氢钠与聚醚多元醇的质量比为0.1～0.2∶1。
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