有机硅乳液的合成及其在皮革上应用研究开题报告

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1、开题报告有机硅乳液的合成及其在皮革上应用研究一、选题的背景、意义有机硅材料其主链是由Si-O-Si键键链而成，侧链则通过硅原子与其他各种有机基团相连。因此，有机硅材料既含有“无机结构”，又含有“有机基团”，这种特殊的组成和分子结构，使它集无机物的功能与有机物的特性于一身，呈现出很强的疏水性、良好的柔软度、极佳的透气性及耐高低温、耐老化等特点。这些优良性能为其在皮革中的应用，奠定了坚实的基础[1-4]。在皮革制造过程中，人们常加入一定比例的助剂，用以明显改善皮革制品的手感，并赋予皮革一些新的性能，如表面滑爽、革身柔软、丰满且有弹性，提高皮革的防水效果，增强真皮的透气性等。鉴于此，作为皮化材

2、料，其有效成分不但能有效地附着于被涂饰物的表面，而且本身必须具有柔软、光滑和疏水等特性。而有机硅所具有的特性，恰好能满足这些要求。在皮革工业中，有机硅的乳液主要用于制备皮革防水剂、皮革光亮剂、加脂剂、柔软剂以及其它辅助剂等。皮革表面性能主要取决于皮革涂饰效果。涂饰中当然离不了手感剂的使用，手感剂主要是用来调节涂层的触感性能，且兼有抗磨损性、耐水性等功能。皮革手感剂的主要品种为聚硅氧烷(又称硅油)，它是主链含有Si-0重复结构单元，Si原子上连接有机基团(如甲基、乙基等)的一类有机硅化合物。因聚硅氧烷分子间作用力较弱、Si-0键键能大，因此它具有链段柔顺、耐高温、表面张力低、疏水等特性。所

3、以，聚硅氧烷在皮革、纺织、日化、涂料、塑料等领域得到了广泛的应用[5]。皮革业早期使用的聚硅氧烷多为甲基硅油、含氢硅油、羟基硅油乳液，因其分子结构中不含活性基团，与皮革纤维结合力弱，在革内容易发生迁移，故经其处理后的皮革耐擦洗性差，柔软性、滑爽性、抗静电性等不够理想。因此，提高聚硅氧烷与胶原纤维的结合力就成为皮革用聚硅氧烷研究的热点之一[6-7]。目前，皮革用聚硅氧烷发展趋势主要表现在以下几方面：(1)高效、多功能化合一的硅油产品的研发。即今后开发的新型聚硅氧烷在保持原有改性硅油优异特性的基础上，须同时具有某些新的附加特性，如既保持柔软滑爽性，同时又具有抗菌杀菌性，或防霉、防油污等功能；

4、(2)水乳型硅油防水材料的开发。要求优选乳液聚合的乳化体系改进聚硅氧烷乳液稳定性；(3)用硅油对天然油脂或合成油脂的改性。赋予皮革良好的柔软性丰满性和延伸性，使皮革具有更好的物理机械性能和使用性能；(4)用硅油对丙烯酸树脂、聚氨酯尤其是对酪素等材料的改性。提高涂层的耐高低温性，耐候性，耐水性成膜性等；(5)有机硅皮革鞣剂的研发。二、相关研究的最新成果及动态1有机硅乳液的合成机硅乳液的合成方法主要有2种：一是本体聚合，继而用合成出的有机硅大分子与乳化剂和水作用，得到有机硅乳液。其优点是操作简单，生产方便，适于大规模生产。但对于高分子质量的有机硅大分子，因其本身黏度大而难以乳化，常会引起体系

5、的不稳定。而对于作为改善皮革手感、提高皮革柔软性和防水性能的有机硅产品而言，具有高分子质量是必需条件，因而在制备上带来了一定的困难。另外，这种方法的成本也很高。二是乳液聚合，即利用硅烷单体通过一步法来直接合成，通常用D3或D4乳化剂、催化剂、水等原料，在一定条件下进行乳液聚合而成。由于聚合和乳化是一步完成的，因而耗时短、效率高，对设备要求简单，操作方便，且所得的乳液稳定、颗粒均匀。此外，还可通过聚合反应条件的控制来实现合成产物的分子质量可控，或通过共聚引入可进一步反应的活性基团或聚合物，赋予产物特殊的性能。1.1功能性有机硅乳液为了适应各种皮革处理的需求，改善皮革的柔软性、光滑度、疏水及

6、抗油污等性能，并使其具有其他一些独特优异的性能。可通过在有机硅分子中引入一些活性基团(如氨基、酰胺基、羧基、环氧基等)，而达到满意的效果。如：有机硅链上引入氨基可适于皮革制品的柔软和滑爽，有良好的手感[9]；引入酰胺基适于防污处理，柔软性也大有提高[10]；引入氰基耐油性好等[11]。此外，聚氧化乙烯醚和有机硅的共聚物防静电效果良好[12]；有机氟改性的有机硅，具有拒油、防污、防静电、憎水等许多优点[13]。以下是几种具有代表性的功能性有机硅乳液。1.1.1氨基有机硅乳液聚硅氧烷能使皮革纤维之间的静摩擦系数下降，用很小的力就能使纤维之间开始滑动而具有很好的柔顺性。然而，由于有机硅分子间和

7、分子内的作用力较弱，因此在皮革上应用，常出现与皮革和纤维的结合力差，易迁移等缺陷。为了提高有机硅与皮革纤维的粘结力，常对其进行氨基改性。氨基改性硅油是侧链或端基带有氨烃基的一类聚二甲基硅氧烷，除具有一般硅油表面张力小、无毒、无腐蚀等特性外，易在纤维表面铺展成膜，且分子链上的氨基极性强、反应性高，易与纤维表面的羟基、羧基等基团相互作用，能非常牢固地取向和吸附在纤维上，降低纤维间的摩擦系数，故用其处理皮革，可使皮革具有优异持久的柔软、丰