多媒体显微镜对纸张的检测
将经过不同聚氨酯化处理后的纸张和原纸，用多媒体显微镜观察纸张测裂断长时拉断的情况和变化，对比图1和图2可以看出，原纸断纸处纤维主要是被拉断且纤维分布杂乱；纸张经TDI（甲苯二异氰酸酯）处理后的纸张断纸处纤维被拉出的增多，且纤维分布较为整齐，主要是由于TDI中的-N=C=O基因与纤维上的-OH或纤维之间氢键中的-OH反应生成的氨基甲酸酯，从而把纤维之间的氢键结合转化为化学键结合，增强了单根纤维的强度，因此大幅度提高了聚氨酯化后纸张的干强度和湿强度。
从图3中可以看出，纸张经IPDI（异佛尔酮二异氰酸酯）处理后断纸处的纤维几乎被拉出，而是被拉断，说明IPDI处理后的纸张，不仅单根纤维的强度增强，纤维间的结合力的提高更大。
从图4可以看出，IPDI处理后的纤维表面生成许多颗粒状物质，填充在纤维之间，这些物质使纤维与纤维之间形成架桥结构，由于这些氨基甲酸酯架桥结构具有比较高的键能，而且不与水反应，因此大幅度提高了聚氨酯化纸张的干强度和湿强度。
对比图5和图6可以看出，TDI处理后的纸张纤维之间残留有较多的TDI，而IPDI处理后的纸张中则残留的IPDI较少，这也就说明了TDI处理的纸张比IPDI处理的纸张的透气度小的原因。
傅立叶红外光谱分析
TDI聚氨酯化后纸张的傅立叶红外光谱如图7所示。参考聚氨酯和纤维素的红外光谱图，可以发现一些与聚氨酯有关的吸收峰：
TDI聚氨酯化后纸张的傅立叶红外光谱1、在.12cm处有-OH和-NH吸收；
2、在.82cm处有弱-N=C=O吸收，说明有过量的TDI存在于纸张中；
3、在.94cm处有-CO-NH-吸收，说明TDI与纤维素羟基发生了化学反应生成了R-CO-NH-Ar聚氨酯结构。综上所述，TDI与纤维素中的羟基发生了化学反应生成了聚氨酯结构。
IPDI聚氨酯化后纸张中的傅立叶红外光谱如图8所示：
IPDI聚氨酯化后纸张的傅立叶红外光谱1、在.86cm处有-OH和-NH吸收；
2、在~cm处没明显的吸收，说明纸张中几乎没有残余的IPDI，反应完全；
3、在.60cm处有-CO-NH-吸收，说明IPDI与纤维素中羟基发生了化学反应生成了R-CO-NH-Ar聚氨酯结构。综上所述，IPDI与纤维素中的羟基发生了化学反应生成聚氨酯结构，这就是IPDI进行聚氨酯化后纸张的强度（包括湿强度）大大增强的原因。而且残余的IPDI很少，说明IPDI与纤维中的羟基反应更为安全。
结论
多媒体显微镜观察和傅立叶红外光谱分析结果表明：TDI和IPDI对纸张的增强作用都是由于纤维素上的一部分羟基与-N=C=O基团反应生成氨基甲酸酯结构，使得纤维之间存在有较多的聚合物起架桥作用，把纤维间的氢键结合转化为化学键结合，从而不仅增强了单根纤维的强度而且加固了纤维之间的连接。
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遥影响及其机理》，转载出于分享目的，如有侵权联系删除。
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