乙烯基類單體接枝共聚改性淀粉-蒙脫土納米復(fù)合材料的研究.pdf

1、在皮革加工過(guò)程中,復(fù)鞣是極為重要的一道工序,被譽(yù)為制革“點(diǎn)金術(shù)”。能賦予皮革優(yōu)異的性能,例如改善柔軟性,提高豐滿度,縮小部位差,增強(qiáng)抗水性、耐光性以及改變革的表面電荷,促進(jìn)染色均勻等。隨著皮革工業(yè)的發(fā)展,人們對(duì)復(fù)鞣材料的功能性有了更高的要求,因此研制多功能皮革復(fù)鞣劑成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。本研究采用廉價(jià)易得的玉米淀粉為原料,經(jīng)適當(dāng)氧化降解與乙烯基類單體進(jìn)行乳液接枝共聚反應(yīng),進(jìn)而與改性蒙脫土復(fù)合制備一種多功能復(fù)鞣劑,并將其應(yīng)用于皮革

2、復(fù)鞣工藝中,預(yù)期提高皮革的除醛性和阻燃性。
　　 本研究首先采用一步法對(duì)淀粉進(jìn)行氧化降解,再與乙烯基類單體進(jìn)行乳液接枝共聚反應(yīng)制備接枝共聚改性淀粉。以降解淀粉的外觀、旋轉(zhuǎn)粘度、羧基、羰基含量及接枝共聚改性淀粉的乳液穩(wěn)定性、離心穩(wěn)定性、單體轉(zhuǎn)化率、接枝率、接枝效率、應(yīng)用性能等為指標(biāo),考察了氧化劑用量、氧化降解溫度和氧化降解時(shí)間對(duì)降解淀粉和接枝共聚改性淀粉性能的影響,同時(shí)考察了引發(fā)劑的用量、乳液接枝共聚反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、丙烯酰胺用

3、量對(duì)接枝共聚改性淀粉性能的影響。采用傅里葉紅外光譜(FT-IR)、熱重分析(TGA)、X-射線衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)等手段分別對(duì)氧化降解淀粉和接枝共聚改性淀粉進(jìn)行了表征。采用1631、尿素、L-酪氨酸和二苯氨基脲分別對(duì)鈉基蒙脫土進(jìn)行改性,考察了改性劑種類和pH對(duì)改性蒙脫土的影響。采用XRD和TGA對(duì)改性蒙脫土進(jìn)行了表征。最后將接枝共聚改性淀粉與不同改性蒙脫土復(fù)合制備了改性淀粉/MMT納米復(fù)合材料,考察了改性蒙脫土種類對(duì)復(fù)合材

4、料物化性能和應(yīng)用性能的影響。采用XRD、TGA和SEM對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了表征。
　　 在本實(shí)驗(yàn)條件下,接枝共聚改性淀粉乳液的最優(yōu)制備工藝為:氧化劑用量為7.5%,降解時(shí)間為30min,降解溫度為95℃,引發(fā)劑的用量為8%,乳液接枝共聚反應(yīng)溫度為55℃,反應(yīng)時(shí)間為3h,丙烯酰胺用量為20%。FT-IR和TGA結(jié)果表明,乙烯基類單體已成功接枝于氧化降解淀粉分子上;XRD結(jié)果表明,淀粉在氧化降解和接枝共聚作用下,淀粉顆粒結(jié)構(gòu)和球晶中結(jié)晶

5、相遭到了破壞,同時(shí)使淀粉由晶態(tài)結(jié)構(gòu)不可逆的轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)結(jié)構(gòu);SEM結(jié)果表明,氧化和接枝共聚均破壞了淀粉規(guī)整的晶體結(jié)構(gòu)。將接枝共聚改性淀粉應(yīng)用于皮革復(fù)鞣后,結(jié)果表明,坯革的增厚率為23.53%,除醛率為36.95%。坯革的抗張強(qiáng)度相對(duì)于空白樣和對(duì)比樣變化不大,撕裂強(qiáng)度相對(duì)于空白樣和對(duì)比樣有所增加。
　　 分別用1631、尿素、L-酪氨酸和二苯氨基脲對(duì)鈉基蒙脫土進(jìn)行改性。XRD結(jié)果表明,改性蒙脫土的層間距較Na-MMT增大;結(jié)合TG

6、A結(jié)果表明,1631、尿素和L-酪氨酸成功改性了Na-MMT,但二苯氨基脲改性MMT的程度較小。
　　 最后將接枝共聚改性淀粉分別與不同改性蒙脫土復(fù)合制備了改性淀粉/MMT納米復(fù)合材料。XRD結(jié)果表明,改性淀粉/Na-MMT和改性淀粉/1631-MMT納米復(fù)合材料屬于插層型納米復(fù)合材料,改性淀粉/尿素-MMT、改性淀粉/L-酪氨酸-MMT和改性淀粉/二苯氨基脲-MMT納米復(fù)合材料屬于剝離型納米復(fù)合材料,且改性淀粉/MMT納米復(fù)合

7、材料的結(jié)晶度相對(duì)于改性淀粉均增大,其中改性淀粉/L-酪氨酸-MMT納米復(fù)合材料的結(jié)晶度最大為25.42%,說(shuō)明改性MMT的引入使改性淀粉的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了重組,提高了改性淀粉分子的規(guī)整程度;TGA結(jié)果表明,改性MMT的引入提高了復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性;SEM結(jié)果表明,引入蒙脫土可能會(huì)影響改性淀粉的晶體結(jié)構(gòu)。
　　 將接枝共聚改性淀粉/蒙脫土納米復(fù)合材料應(yīng)用于皮革復(fù)鞣后,結(jié)果表明,與改性淀粉復(fù)鞣后的坯革相比,經(jīng)改性淀粉/L-酪氨酸-MMT納