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为了改善苯乙烯-马来酸酐树脂鞣剂(SMA)在皮革复鞣工艺中的应用性能,本文采用分子设计原理,首先以苯乙烯和马来酸酐为原料进行自由基聚合合成SMA共聚物,然后采用脂肪醇醚对其进行酯化改性,最后将其用NaOH溶液中和得到目标产物,即SMA脂肪醇醚单酯钠盐。首先,文中通过正交试验探讨了反应条件对自由基聚合反应的影响,得到最佳反应条件。然后通过脂肪醇醚和在优化反应条件下制备的SMA共聚物进行酯化反应,得到系列SMA脂肪醇醚单酯。即SMA-g-O-3、SMA-g-O-6、SMA-g-O-10、SMA-g-O-15和SMA-g-O-20。通过红外光谱对酯化产物进行表征,并通过酯化反应前后体系酸值的变化计算酯化率。通过表面化学分析探讨了系列SMA脂肪醇醚单酯钠盐的表面张力、CMC浓度、润湿、起泡和乳化等性能。最后将SMA脂肪醇醚单酯钠盐应用于皮革复鞣加脂工序中,考察了它们的复鞣加脂性能。
合成SMA共聚物时主要以转化率为考察目标,通过实验确定在甲苯中合成SMA共聚物的最优反应条件是:n(St):n(MA)=1:1;m(溶剂):m(单体总质量)=4:1;反应时间4h,引发剂BPO用量6%(按单体总质量为100%计);反应温度80℃,转化率达到99.26%。通过红外光谱(IR)和氢核磁共振(1H-NMR)对SMA共聚物及其钠盐的化学结构进行了表征,用差示扫描量热分析(DSC)对其热稳定性进行了研究。
合成SMA脂肪醇醚单酯时主要以酯化率为考察目标,通过实验确定了在DMF合成SMA脂肪醇醚单酯的最优反应条件是:n(SMA共聚物中MA单元):n(脂肪醇醚中-OH)=1:1;m(溶剂):m(单体总质量)=3:1;反应时间8h;催化剂用量1%(按单体总质量为100%计);反应温度100℃,酯化率达到93.7%。通过IR对SMA脂肪醇醚单酯的化学结构进行了表征,采用GPC测定SMA脂肪醇醚单酯的相对分子质量及分布。
采用脂肪醇醚对SMA进行改性,在改性后的SMA分子上引入长链烷基,能够有效降低胶原纤维之问的摩擦力,对皮革纤维具有润滑柔顺作用,最终起到加脂作用;同时,又引入了一定数量的亲水基团(乙氧基),有效提高了SMA鞣剂的亲水性、耐酸、耐碱、耐盐以及耐电解质性能。既保留了SMA鞣剂固有的填充性能、又改善了SMA鞣剂复鞣后坯革柔软性不足的缺点,同时,改性后的SMA鞣剂具有良好的乳化分散性,很容易乳化,具有优异的复鞣加脂性能,复鞣后的坯革革身丰满、柔软、弹性好,抗张强度及撕裂强度均有明显提高。