聚氨酯改性明胶涂饰剂的制备及其性能的研究
蛋白类涂饰材料因其粘结性能优良，与人体相容性好，能保持革的天然粒纹和手感，被皮革行业广泛关注。目前制革工业中使用的蛋白质成膜剂以改性酪素为主，但由于酪素是从牛奶中提取的，成本较高，阻碍了蛋白类涂饰材料的普及应用。明胶来源广泛且价格便宜，受到了制革界的青睐。但是由于形成的薄膜既硬又脆，吸水性强，不耐湿擦，机械性能差等，限制了明胶做为成膜剂的广泛应用。
针对明胶膜的上述缺陷，前人对明胶已经做了相关的改性研究，但是由于改性材料、接枝效率的种种原因，改性后的明胶依然不能达到做蛋白质成膜剂的要求。我们在借鉴前人对明胶改性的基础上独辟蹊径，首先合成以异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体，然后通过该异氰酸酯基与明胶上的氨基、羟基缩合的方式，对明胶进行改性。由于异氰酸酯基与氨基、羟基的反应活性极高，故用以异氰酸酯基封端的聚氨酯接枝明胶，其效果明显。
(1)本实验在合成聚氨酯预聚体的过程中，通过对NCO含量的测定，研究了R值、反应温度、反应时间对预聚体合成的影响。结果表明，在预聚体单体比例为1.6:1时，反应温度为75℃、时间为3h，催化剂用量为0.7％时，NCO含量趋于稳定值，达到了平衡；而且随着R值的增大，NCO含量不断增大。
(2)将上述最优条件下合成的不同比例的聚氨酯预聚体(预聚体质量与明胶质量比固定为1:1)逐滴加入到明胶溶液中，制备出了聚氨酯改性明胶的产物，通过对NCO含量及改性膜的力学性能的测定，研究了预聚体单体配比，改性时间，改性温度等因素，结果表明，当预聚体质量与明胶质量比固定为1:1时，预聚体单体配比为1.8:1，改性时间为3h，改性温度为75℃，催化剂用量为0.5％时，反应基本完成，而且薄膜的抗张强度达到了24.2MPa，断裂伸长率达到了27.3％，柔软性较好。
(3)将改性产物进行分离提纯，用丙酮分三次洗涤改性产物，烘干。取少量样品进行凝胶渗透色谱、红外结构和TG-DSC分析得，聚氨酯预聚体已经接枝到明胶分子链上，而且改性后的明胶的热稳定性好。
(4)将提纯的改性明胶烘干后，加入蒸馏水溶解至浓度为20％，铸膜，通过对聚氨酯预聚体质量与明胶质量的比值不同对膜性能的分析，可知当聚氨酯预聚体质量与明胶的质量比为7:6时，改性薄膜的抗张强度达26.2MPa，断裂伸长率达27.6％，柔软性较好，吸水率达198％，有机溶剂吸收率达31.2％，透水汽性达494.9mg/(10cm2.24h)，透气性达398.4mL/(cm2·h)。
(5)对经聚氨酯、明胶和改性明胶涂饰的成革耐干、湿擦性，耐折牢度，透水汽性，透气性等性能进行研究，结果发现经聚氨酯预聚体改性的明胶涂饰革具有良好的耐干、湿擦性，耐折牢度，透水汽性及透气性，也间接证明了聚氨酯已经接枝到明胶分子链上。
聚氨酯预聚体;改性明胶;涂饰剂;制革工业
陕西科技大学
硕士
皮革化学与工程
王鸿儒
2011
中文
TS529.5
67
2011-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）