绿色、红色和紫色水性聚氨酯染料的合成及性能研究

作     者：李明君 

作者单位：安徽建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡先海

授予年度：2021年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：水性聚氨酯 小分子荧光扩链 乳液聚合 

摘      要：作为一种新型的聚氨酯扩链剂,小分子有色单体被嵌入到水性聚氨酯的分子链中,通过化学合成得到我们需要的高分子染料。传统染料常常存在耐热性差、制备工艺繁琐、废水污染环境等难以处理的问题。为了满足安全、高效和绿色的市场和人们的需求,我们通过化学键合的方式合成了不同颜色的水性聚氨酯染料。由于其优异的光致变色性能,使得它在生物和医学等光学领域等方面应用广泛而引起了广泛关注。光致变色聚合物染料可以克服许多传统的光致变色小分子染料一系列缺点,如吸收率、低固色率、迁移速度过快、色牢度不好、亲和力差等。近年来,生产了各类高分子染料有聚酯类、聚苯乙烯类、聚丙烯腈类和聚甲基丙烯酸甲酯类的染。但是它们有普遍存在一个缺点就是它们大多数是溶剂型聚合物,在使用时会引起严重的环境问题。然而,水性聚氨酯是一种功能多样且环境友好型的材料,渐渐可满足市场和人们的高度需求。光致变色水性聚氨酯基染料由于其多功能性,无毒性和环境友好型而受到热烈关注。已经报道了一些光致变色水性聚氨酯基染料特性。论文主要工作:(1)先通过传统熔融-还原法制备氨基荧光素,后通过丙酮法把氨基荧光素引入到聚氨酯链中,,我们发现当AF分子引入到聚氨酯中时,在高温下有一定的热稳定性的提升,AF-WPU会发射绿色的荧光。与聚氨酯相比,AF-WPU的热稳定性略有提高,这归因于氨基荧光素与聚氨酯链的连接。此外,该材料的荧光稳定性较好,对猝灭剂不敏感。AF-WPU具有成膜能力强、成本低、热稳定性好等优点,有望在光致发光器件中得到广泛应用。(2)通过将茜红素(AH)引入到聚氨酯链中,证明了AH小分子单体被成功引入到聚氨酯链中,在通过DSC和TGA等热力学性能的测试后,我们可以得出结论,在茜红素(AH)的量慢慢增多时,该聚氨酯高聚物的相关性能得到了明显的改善,且在荧光测试的结果中发现AH-WPU会发射红的荧光且在温度和浓度的变化下,荧光会发生一定的变化,在温度逐渐升高时,荧光强度降低,在浓度变化时,荧光强度会发生先升高在降低的变化趋势。制备的AH-WPU乳液,显示出良好的温度响应和可逆性。这种材料在纤维制品的着色和涂料染料中的都有广阔的应用前景。(3)制备了一系列分散蓝聚氨酯乳液,制备了具有不同比例的分散蓝聚氨酯乳液(DB)。与DB+SWPU相比荧光强度明显增强。在荧光光谱中,荧光强度明显增强。DB-SWPU和DB60-SWPU仅为8.2–9.2%,远低于迁移由于DB60是化学固定的,因此DB+SWPU的比率为34.1%聚氨酯链。DB-SWPU的热稳定性随着聚氨酯链中DB含量的增加,薄膜性能得到了明显改善。DB-SWPU显示出有趣的存储期限稳定性。在集中度的三个因素中,温度和时间,DB-SWPU的浓度对K/S值和断裂强度保持率(BSR)的影响最大。DB-SWPU4可以达到22%,而BSR约120-130%。DB-SWPU4对染色纤维的透气率约为400–500mms,以及总折痕恢复角(翘曲+纬线)提高到155°。本论文主要内容为制备了三种不同能够发射不同颜色的水性聚氨酯乳液分别有绿色荧光氨基荧光素聚氨酯乳液、红色茜红素聚氨酯乳液和不同比例的分散蓝聚氨酯乳液,通过测试三种材料的性能,研究三者的发光特性以及在纤维塑料等制品的染色性能,发现在加入小分子单体后,成膜样品的性能都得到优化。这些显著的性能改善使得聚氨酯材料也极大的促进了高分子染料的发展。改良后的聚氨酯材料在各类材料中的应用也有了广泛的应用前景,同时这种材料兼具水性无污染环保绿色的优点,作为的新型环保材料,水性聚氨酯高分子染料在纤维织物着色,涂料等各个领域这类材料的应用价值将会在未来几十年得到巨大的提升。图[30]表[21]参[80]