目录
1 引言 4
1.1 聚氨酯及聚氨酯革简介 4
1.2 凹土简介 5
1.3 填充增强原理及分散重要性 8
1.4 本课题研究的内容和目的意义 9
2 实验部分 10
2.1 原料及试剂 10
2.2 仪器和设备 10
2.3 PU革原料配比 10
2.4 实验方案 11
3 结果与讨论 12
3.1 润湿剂对填充剂在革中的分散性及其性能的影响 12
3.2 初始烘干温度对凹土分散性及革性能的影响 14
3.3 不同填充剂在革中的分散性及其对革性能的影响 16
3.4 凹土添加量对分散性及PU革性能的影响 18
结 论 20
致谢 21
参考文献 22
1 引言
天然皮革由于其优良的特性被人们广泛用于日用品和工业品，但随着时代的发展，有限的天然皮革已经不能满足人类的需求，合成皮革的出现，正是弥补了天然皮革的不足。聚氨酯合成革（简称PU革）无论在产品质量、品种，还是产量上都得到了快速地增长，其性能越来越接近天然皮革甚至超过天然皮革，使得它在人类生活中的应用越来越广泛。
1.1 聚氨酯及聚氨酯革简介
1.1.1 聚氨酯简介
聚氨酯（简称PU）是一类性能优异的高分子合成材料，被广泛应用于各个行业。聚氨酯主要包括泡沫塑料、涂料、粘合剂、合成皮革等。聚氨酯全称为聚氨基甲酸酯，是主链 上含有重复氨基甲酸酯  *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^* 
>基团的大分子化合物的统称，其是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或小分子多元醇等原料制成的聚合物。聚氨酯大分子中除了氨基甲酸酯外，还可含有醚、酯等基团。聚氨酯具有很高的反应性能，能常温固化，胶膜坚韧，耐冲击，耐磨损，剥离强度高，抗老化能力强，同时还具备良好的耐寒性，透气和耐油性等优点。同时可通过调节聚氨酯软硬段的成份和比例改变其弹性、硬度、亲水性等，设计出各种性能各异的产品[1]。因此，聚氨酯弹性体在国民经济许多领域获得了广泛的应用，深得人们喜爱，研究者们也对其进行了很多的研究。
1.1.2 聚氨酯革简介
聚氨酯革，即PU革，具有耐磨、耐寒、透气、耐老化、质地柔软以及外观漂亮等优点，是代替天然皮革较为理想的替代品。纵观世界范围，西方发达国家聚氨酯行业早已进入成熟发展时期，进入创新研究发展阶段；亚洲市场增长迅速，众多跨国化工企业已将业务重点和研发中心纷纷转移至亚洲甚至中国市场 ；中东地区聚氨酯市场发展尚在起步阶段。60年代，聚氨酯首次在皮革工业上应用，代替亚麻子油作漆革顶层涂料。经过30多年发展，国内PU革产量和规模均居世界第一，但产品以中低档为主，高档PU革产品仍旧依赖于进口。人们在探索降低PU革生产成本的同时也在着力提升PU革的性能。目前通过在聚氨酯树脂中加填无机或有机填充剂是改善和提升聚氨酯革品质和性能的最主要的途径之一[2-4]。
1.1.3 聚氨酯合成革生产工艺
PU革工业化生产方法主要有干法和湿法两大类，根据涂覆方式可分为直接涂覆法、浸渍法、离型纸转移法等，在后处理方式上又有印刷、压纹、揉纹等。各种生产方式和后处理工序的变化组合，可生产出特性和用途不一的PU革产品。
干法生产是PU革最早的工业生产方法。其特点在于利用干燥箱将溶剂型聚氨酯树脂中的溶剂挥发，而后形成多层薄膜加上底布构成的多层结构体，较普遍的流程是离型纸法：以离型纸作为载体，将制好的浆料涂覆在离型纸上，在烘箱中加热烘干从而除去溶于树脂中的溶剂形成稳定的聚氨酯薄膜，之后在薄膜上涂粘结剂，经过烘干固化后将离型纸剥离，并将合成革与离型纸分别卷取。干法生产出来的合成革强度较高、粘结牢固，主要用于球类、箱包、鞋类等产品。
湿法工艺是继干法工艺之后发展起来的新方法，特点在于采用水成膜法得到具有连续多孔层的多层结构体，主要流程是在聚氨酯中加入DMF溶剂及其他填充剂等制成混合液，然后浸入到DMF-H2O体系中使得DMF不断从树脂溶液中进入到DMF-H2O中，使聚氨酯树脂凝聚，形成连续性气孔，因而具有较多的孔隙、透水透气性好、手感柔软、轻盈、丰满等优点，更富于天然皮革的风格和外观。
由于湿法工艺会产生较多的工业废水，污染环境, 同时在革中有溶剂残留，目前欧美已限制生产和应用，而传统的干法工艺因基本未加填充剂而致使其成本高，且透气透水性较差，因此开发使用能增加其透气透水性能且能降低成本的填充剂干法工艺具有一定的现实意义和较高的经济应用值。
1.2 凹土简介
凹凸棒黏土(下简称凹土)又称坡缕石或坡缕缟石，理想结构式为Mg5Si8O20(OH)2(OH2)44H2O，是一种层链状含水富镁铝硅酸盐黏土矿物。凹土外观呈致密块状，颜色呈灰白色、白色、或青灰色，呈纤维状晶体结构(图1)，具有较强的胶体性能、催化性能、吸附性能和加填性能，素有“万用之土，千土之王”等美誉。利用其吸附性能常用来制备净化剂、除臭剂、干燥剂、脱色剂等；利用其胶体性和触变性常用来制备悬浮剂、粘结剂、触变剂；利用其催化性能常用来制备催化剂、催化剂载体；利用其耐热性能常用来制备保温材料、隔热材料；利用其加填性能常作为高分子材料的填充剂。
图1 凹土的晶体结构
我国是全球拥有凹土矿源资源的大国，国内的凹土资源主要分布在江苏盱眙、江苏六合和安徽嘉山等地区，产量以江苏盱眙为第一，现已探明其储备量高达2.72亿吨，远景储量达5亿吨，占全国凹土储量的70%，占全球凹土总储量的近50%。
凹土作为一种一维无机纳米矿物填充剂，在高分子材料中的应用已引起了多国研究者的关注，很多研究者把它作为填充剂，以减少聚合物材料的消耗或作为一些结晶聚合物的成核剂[5、6]。近年来，随着纳米技术的发展，聚合物/无机纳米复合材料作为新型的高性能材料具有潜在的优越性能，越来越多地被研究和应用，如聚合物/纳米SiO2、聚合物/纳米CaCO3以及聚合物/黏土等。与原有的聚合物相比，加工性也有了一定的改善，其它各方面性能也有很大的提高。冉松林等对凹凸棒石/聚合物纳米复合材料进行研究[7]，所涉及的聚合物包括丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂（BMI）和聚酰胺等，制备方法包括机械共混法、乳液共混共凝法、溶液共混法、熔融复合法和原位聚合法。研究表明，凹凸棒石纳米棒晶的分散在制备纳米复合材料的过程中非常重要，而表面改性是目前最经济有效的方法。
对于凹土直接应用于PU革的可行性,金叶玲在其博士论文中做了比较系统地探讨[8]，包括凹土的加填量、粒度对革的表观和力学性能的影响以及机械法超细粉碎的凹土、经偶联剂处理的凹土加填PU的性能。研究结果表明，在湿法聚氨酯革制备中，凹土能够与聚氨酯树脂很好的融合，是湿法聚氨酯革很好的填充剂之一。
图11 不同烘干温度下白云石凹土在革中的截面分散情况
致 谢
本论文是在金叶玲教授和倪伶俐博士的精心指导下完成的。在这半年里，倪老师不仅以自己创新的学术见解、求实敬业的科学精神言传身教的，使我的专业理论水平和实际动手能力都有了很大的提高；同时也以自己谦虚宽厚的为人品德、一丝不苟的科研作风及平易近人的的生活态度深深影响了我，使我学到了很多为人处事的道理，这些都将为我以后的工作、学习及生活打下扎实的基础，使我受益终身。对导师的感激之情笔墨难以尽述，惟以此方寸之地聊表寸心，谨向倪老师和金老师半年来的辛勤教育和关怀致以最诚挚的感谢！

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