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【集萃网观察】(武汉生物工程学院应用化学系,湖北武汉430415)
摘要:以丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯为主要共聚单体,采用预乳化法制备涂料印花胶黏剂,研究了单体用量配比,乳化剂配比用量,引发剂用量和温度对反应及性能的影响。结果表明:2-EHA24%,BA40%,MMA20%,St11%,复合乳化剂3.0%,引发剂过硫酸钾0.3%,80~85℃,反应4h,所合成的自交联涂料印花胶黏剂的综合性能良好。
关键词:自交联;涂料印花;胶黏剂;乳液聚合
中图分类号:TS194.22文献标识码:B文章编号:1001-0017(2007)04-0302-03
前言
涂料印花是使用高分子化合物在织物上形成薄膜,把颜料固着在织物上的印花方法。涂料印花浆由涂料、胶黏剂、增稠剂与少量辅料组成,借胶黏剂使涂料机械地固着在纤维表面,胶黏剂决定了印花织物的摩擦牢度和皂洗牢度,因此胶黏剂的性能在印花中起着重要作用[1~3]。涂料印花胶黏剂按其组成结构可分为非交联型、外交联型和自交联型三类。本文以丙烯酸-2-乙基己酯,丙烯酸丁酯,甲基丙烯酸甲酯,苯乙烯为主要共聚单体,采用乳液聚合制备自交联涂料印花胶黏剂。通过调整丙烯酸酯共聚单体种类和配比,得到了一种具有良好综合性能的自交联涂料印花胶黏剂。
1实验部分
1.1实验原料与仪器
丙烯酸-2-乙基己酯(2-EHA),丙烯酸丁酯(BA),甲基丙烯酸甲酯(MMA),苯乙烯(St)(化学纯);以上单体均经减压蒸馏精制。NP-10,LAS(化学纯);过硫酸钾(分析纯);去离子水;反应性单体M:自制。
仪器:Y571B型摩擦牢度仪,SW-12A型耐洗色牢度试验机。
1.2制备
在装有电动搅拌器、回流冷凝管、温度计和恒压滴液漏斗的四口烧瓶中,加入复合乳化剂,适量去离子水和部分单体丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、反应性单体M充分搅拌均匀,得预乳化液。向预乳化液中滴加四分之一的引发剂溶液并加热至80~85℃,待乳液出现蓝光时,保持5min后开始滴加剩余的单体和引发剂溶液,3h内滴完,然后升温至90℃保温30min,降至室温,调节pH值为7~8,制得乳白色泛蓝光乳液。
1.3印花
涂料蓝4%,胶黏剂20%,增稠剂4%,去离子水加至100%。
烘干(100℃,3min)-焙烘(140~150℃,3min)-后处理。
1.4主要性能测试
外观:目测法;pH值:精密pH试纸;黏度:NDJ-79旋转黏度计;凝聚率、固含量:重量法;耐摩擦色牢度:按GB/T3920-1997进行测试;耐洗色牢度:按GB/T3921.1-1997进行测试;柔软性:手摸法测定。
2结果与讨论
2.1软、硬单体比例的影响
单体是形成聚合物的基础,单体组成对聚合物的物理、化学及机械性能有着重要影响[4]。丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯具有良好的成膜性、柔软性和耐洗色牢度,甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯的加入能增加胶黏剂膜的坚韧性和耐磨性。本实验选定软单体丙烯酸-2-乙基己酯和丙烯酸丁酯,硬单体甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯,自制多官能团单体M作为交联单体。实验结果见表1。
表1
由表1可见,软/硬单体比例过大或过小,乳液聚合均不稳定。随着软/硬单体比例的增加,印花制品手感变软,湿摩擦牢度增加,干摩擦牢度变化不大。综合考虑乳液聚合的稳定性和印花制品的性能,选择软/硬单体比例为2.0∶1.0。实验还发现当2-EHA∶BA∶MMA∶St=24∶40∶20∶11时制得的印花制品手感、摩擦牢度均是最好的。
2.2反应性单体M用量的影响
为了使胶黏剂具有自交联性,合成时加入一定量的交联单体,本实验用自制的多官能团单体M作为交联单体,考察其用量对乳液稳定性和印花产品性能的影响,结果见表2。
表2
由表2可知:随着M用量的增加,摩擦牢度增大,乳液聚合稳定性降低。当M用量为3.0%时尽管聚合稳定,但摩擦牢度不够好,综合考虑选定M的用量为单体总量的5.0%为宜。
2.3乳化剂的影响
乳化剂对乳液聚合过程和乳液产品的性能具有重要影响。考虑到阴离子型乳化剂分散能力强,但相容性差,而非离子型乳化剂分散能力差,但配伍性强,本实验采用LAS和NP-10复配作乳化剂,其组成对乳液性能的影响见表3。
表3
实验表明,阴/非离子型乳化剂配比为1.0/1.5或1.0/2.0时,聚合均比较稳定,且印花制品的摩擦牢度均能满足要求。选定阴/非离子型乳化剂配比为1.0/1.5,其它条件不变,复合乳化剂用量对乳液性能的影响见表4。
表4
表4表明,乳化剂用量太少,聚合不稳定,用量过大,印花制品的湿摩擦牢度下降,综合两方面结果,乳化剂用量为单体总量的3.0%时综合性能较好。
2.4引发剂的影响
引发剂对乳液聚合速率和单体转化率有着重要影响。乳液聚合丙烯酸酯共聚物体系中的引发剂多为水溶性热分解型过硫酸盐[5],常用的有过硫酸铵、过硫酸钾及过硫酸钠等。本实验采用水溶性的过硫酸钾作引发剂,实验结果表明引发剂用量过多,乳液聚合不易控制,凝聚物较多;引发剂用量过少,所得产物中单体含量较高,产品中单体气味较浓。采用单体总量0.3%的引发剂反应无凝聚物,且保温后反应完全,无单体气味。
2.5反应温度的影响
反应温度对乳液聚合反应速率和胶黏剂质量影响很大。温度高有利于提高聚合速率,缩短反应时间,但容易发生暴聚;温度低则不易引发反应,反应所需时间较长。实验表明反应过程中温度控制在80~85℃,接近终点时,温度升到90℃左右保温一段时间,可得到均一稳定,带蓝色荧光的乳液。
2.6印花织物性能测试结果
经过多次实验优化,确定了最佳配方和工艺,并对印花织物性能进行了测试,结果如表5所示。
表5
由表5可知,印花织物的摩擦牢度、皂洗牢度均已达到或超过国家标准,手感柔软、色泽清晰、得色亮高,说明该法生产的胶黏剂能完全固着在纤维上结成牢固的薄膜。
3结论
实验得到自交联涂料印花胶黏剂的最佳工艺条件为:2-EHA∶BA∶MMA∶S:tM=24∶40∶20∶11∶5,KPS∶0.3%,复合乳化剂LAS和NP-10(1.0/1.5)用量为单体总量的3.0%,采用部分单体预乳化聚合工艺,在80-85℃反应4h得到涂料印花胶黏剂综合性能良好。
参考文献:
[1]王菊生.染整工艺原理:第四册[M].北京:中国纺织出版社,2000.
[2]胡啸林,王春梅.柔软型自交联涂料印花粘合剂的研制[J].粘接,2003,24(3):23~25.
[3]肖敏,吕晶,陈媛,等.低温无甲醛涂料印花粘合剂的研制[J].染料与染色,2003,40(2):89~90.
[4]黎文部,何昌义.四元共聚丙烯酸酯热熔压敏胶膜的合成研究[J].中国胶粘剂,2006,15(9):6~10.
[5]大森英三.丙烯酸酯及其聚合物[M].北京:化学工业出版社,1985.
作者：赵秀琴、向乾坤
