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甲苯二异氰酸酯(TDI)对纸张聚氨酯化的影响

 锐立文保 2022-02-23

为了研究纸张中的纤维素成分与异氰酸酯的聚合反应,本文以棉纤维为原料进行聚氨酯化处理。由下表可知,随着TDI用量的增加,纤维之间存有较多的TDI及其聚合物起到了架桥作用,纸张的紧度不断提高,同时反映出透气度下降。

TDI用量对聚氨酯化处理后纸张物理性能的影响

当TDI用量小于4%时,纸张的裂断长、耐折度与原纸相比都有一定的下降,这可能是由于少量的TDI没有与纤维中的羟基充分反应,反而影响了纤维本身的氢键结合。

TDI用量从6%增加到10%时,纸张的裂断长和耐折度逐渐增加,说明通过二异氰酸酯与纤维之间的羟基反应使纸张得到聚氨酯化,从而使得聚氨酯结构在纤维之间架桥,将氢键结合转化为化学键结合,提高了纸张的强度,尤其是湿强度。

而当加入量大于10%后,其抗张指数和耐折度又出现了下降的趋势,这是由于TDI过量,使得纸张的脆性增加。随着TDI用量的增加,对湿强度的提高非常显著,这类加工纸可望在袋用纸、包装用纸、地图纸以及其它对湿强度要求较高的工业用纸上应用。

反应时间对聚氨酯化的影响

随着反应时间的增加,TDI可以更充分地和纸张中的羟基反应,所以当反应时间从5min增加到10min时,聚氨酯化后的裂断长和耐折度都有所上升,说明纸张更加致密;反应继续时裂断长和耐折度反而下降,这可能是由于TDI中的-N=C=O基团和空气中的游离-OH反应,使得纸张表面生成白色物质,降低了纸张的强度。

反应时间对聚氨酯化的影响

反应温度对聚氨酯化的影响

从下表可以看出TDI纸张聚氨酯化后纸张的强度随温度的升高逐渐增加,但由于溶剂THF的熔点为66℃,当反应温度接近溶剂熔点时,THF挥发过快,反应不完全,所以聚氨酯化的最佳反应温度为60℃。

反应温度对聚氨酯化的影响

综上所述,当TDI用量10%,反应时间10min,反应温度60℃时,聚氨酯化后纸张裂断长提高了21.55%,湿强度为干强度的41.61%,远远超出一般湿强纸的要求(湿强度/干强度的值为15%以上),耐折度提高了1.6倍,透气度下降为原纸的52.94%。

内容摘自陕西科技大学造纸工程学院的王志杰、李佩燚的《聚氨酯化对纸张性能的影响及其机理》,转载出于分享目的,如有侵权联系删除。

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