致孔剂提高聚氨酯微孔膜通透性能的研究
由于皮革资源有限，皮革制品已不能够满足人们日常生活对革制品的需求。于是合成革产品得以大量生产和应用，合成皮革在力学性能方面已经远远超越天然皮革制品，但是由于合成皮革产品的透气、透湿和吸湿、排湿性能等通透性能和卫生性能低于皮革制品，因此，合成皮革产品目前只能用于中低档产品。要满足高档产品的要求，就必须提高合成皮革的卫生性能和通透性能。
研究提高聚氨酯微孔膜的通透性能的方法可以用来提高聚氨酯超细纤维合成革的基布和湿法成膜贴膜涂饰的通透性能，进而提高整个合成革的通透性能，从而提高聚氨酯合成革产品的档次和附加值。本项研究采用致孔剂来增加聚氨酯微孔膜的通透性能。
在前人相关工作的基础上，本文研究并确定了聚氨酯湿法成膜的成膜温度、成膜时间、凝固浴中DMF体积分数、凝固浴的温度、凝固时间、水洗温度、水洗时间和干燥温度等一系列的工艺条件和因素。
在此基础上，本文分别研究了不同相对分子质量的聚乙二醇和不同粘度的改性纤维素作致孔剂时对聚氨酯微孔膜的影响。分别研究了这两种对聚氨酯微孔膜透湿性能、力学性能、柔软度、孔隙率、吸湿率等的影响。最后确定了聚乙二醇的最佳相对分子质量和改性纤维素的最佳粘度以及它们的添加量。
在以上工作和研究的基础上，本文选用五种不同的致孔剂进行了研究和比较，分别为尿素，聚乙二醇，聚乙烯吡咯烷酮，改性纤维素和自制的微米级木粉。并分别对致孔剂对微孔膜透湿性能、力学性能、柔软度、孔隙率和吸湿率进行了研究和对比，并通过扫描电镜对聚氨酯微孔膜的微观结构进行了分析。最后，确定了致孔效果优良，且对微孔膜力学性能影响较小的致孔剂。
研究结果表明：
1)聚氨酯湿法成膜的最佳成膜条件为：聚氨酯的固含量（质量分数）控制在20％，成膜温度为20℃，成膜时间为10min；凝固浴DMF的体积分数为20％，凝固浴温度为25℃，凝固时间为10min；水洗温度为80℃，水洗时间为3h；干燥温度为105℃。
2)聚乙二醇和改性纤维素作致孔剂都会显著提高聚氨酯微孔膜的通透性能、孔隙率和吸湿率，另外也会使得聚氨酯微孔膜更柔软有弹性。相对分子质量为1000和4000的聚乙二醇作致孔剂时透湿量较大，分别为1407.38g·mm·m-2·(24h)-1和1285.9g·mm·m-2·(24h)-1；粘度为95mPa·s的改性纤维素作致孔剂时微孔膜的透湿量最高，为1125.40g·mm·m-2·(24h)-1。但是，加入这两种致孔剂，聚氨酯微孔膜的抗张强度都或多或少的降低；通过对聚氨酯微孔膜的力学性能和通透性能的综合对比，相对分子质量为1000聚乙二醇加入量为纯聚氨酯质量的2.5％时，改性纤维素最佳的粘度为95mPa·s，加入量为6％时，聚氨酯微孔膜的拉伸强度和透湿量都比较高。
3)w(木粉)为8％，w（聚乙二醇）为3％和w(尿素)为3％时微孔膜透湿量比较高，分别为1876.81g·mm·m-2·(24h)-1，1840.20g·mm·m-2·(24h)-1和1700.34g·mm·m-2·(24h)-1。所有致孔剂的加入都会使得聚氨酯微孔膜变得柔软而有弹性，致孔剂的加入使聚氨酯微孔膜的抗张强度有所降低，其中聚乙二醇、尿素和木粉作致孔剂时微孔膜拉伸强度降低不明显。加入致孔剂后，聚氨酯微孔膜的吸湿率和孔隙率都有显著提高，聚乙二醇、尿素和木粉对聚氨酯微孔膜的吸湿性能提高显著。扫描电镜分析看出聚氨酯微孔膜是由相互连通的胞状结构构成的立体网络结构构成的，本课题所得到的聚氨酯微孔膜具有一定的防水性能。
致孔剂;聚氨酯微孔膜;通透性;合成革
陕西科技大学
硕士
皮革化学与工程
王全杰
2011
中文
TS529.1
72
2011-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）