柔软型自交联涂料印花粘合剂PB的研制

迷途小孩

胡啸林， 王春梅<br /><br />(南通工学院化工系，江苏省南通市226007)<br /><br />前言<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;涂料印花就是用粘合剂将对织物没有亲和力和反应性的颜料固着在织物上的印花方法。由于其具有工艺简单、色泽鲜艳、色谱齐全、节省能源、适应性广、环境污染小等优点，在印染行业得以广泛应用。<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;粘合剂是涂料印花的关键组成部分，它的优劣直接影响印花产品的质量。目前市场上大量使用的是乳液型聚丙烯酸酯类粘合剂，普遍存在着手感差、色牢度尤其是刷洗及湿摩牢度不理想等缺点，虽可通过加入少量柔软剂，提高粘合剂用量得到一定程度的改善，但成本也相应增加。我们通过合理选择单体及配比，研制成功了一种柔软型自交联涂料印花粘合剂，经测试其各项性能优于国内外同类产品。<br /><br />1 实验<br /><br />1．1 粘合剂的合成原料<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;软单体：丙烯酸丁酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸甲酯；硬单体：甲基丙烯酸甲酯，苯乙烯；活性单体：丙烯酸，N一羟甲基丙烯酰胺；乳化剂：十二烷基硫酸钠，平平加O；引发剂：过硫酸铵。以上原料均为工业级。<br /><br />1．2 聚合工艺<br /><br />1．2．1 预乳化<br /><br />&nbsp; &nbsp; 将软单体、硬单体、乳化剂、水按比例一起以800r／min速度搅拌0．5h，制成预乳液200mL<br /><br />1．2．2 聚合反应<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;将装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的500mL四颈瓶置于恒温水浴中，取上述预乳液的1／3加入四颈瓶中，升温至8O℃ ，缓慢滴加引发剂溶液，搅拌速度控制在100r／min左右，待瓶中乳液由乳白色变为淡蓝色后5min，同时滴加余下的预乳液、引发剂水溶液、活性单体水溶液，控制滴加时间为1～1．5h，滴加完毕后，追加剩余引发剂，升温至9O℃ ，保温0．5h，降温至30~40 oC，过滤，即得产品。<br /><br />1．3 粘合剂性能测试方法<br /><br />外观：目测法；<br /><br />pH值：精密pH试纸；<br /><br />粘度(mPa．s)：NDJ-1型回转式粘度仪；含固量(5)：重量法；<br /><br />稳定性：将粘合剂稀释至含固量为1O ，在离心机上以3000r／min的离心速度离心0．5h，观察有无沉淀及分层现象。<br /><br />粘合剂薄膜的泛黄性：在水平玻璃板上均匀滴上数滴粘合剂，在自然风干下成膜，将膜在13o℃下焙烘3min，测其泛黄性。<br /><br />1．4 应用试验<br /><br />织物：纯棉漂白细布，65／35涤棉混纺细布<br /><br />1．4．1 涂料印花工艺<br /><br />配方：涂料蓝8301 5g<br /><br />粘合剂40g<br /><br />尿 素 5g<br /><br />乳化糊 30g<br /><br />水 20g<br /><br />总 量 100g<br /><br />工艺流程：调浆→印花→烘干(70～80℃)→焙烘(13O℃ ，3min)<br /><br />1．4．2 涂料染色工艺<br /><br />配方：涂料元850l 4g<br /><br />粘合剂 20g<br /><br />防泳移剂 少量<br /><br />渗透剂JFC 少量<br /><br />水X<br /><br />总量 100g<br /><br />工艺流程：浸轧→烘干(70～80℃)→焙烘(13O℃ 。3rain)<br /><br />1．4．3 刚柔性测试<br /><br />&nbsp; &nbsp; 依据JISL1096-1990(A法)标准。取10cm×2cm径向、纬向涂料染色布样，在自制的刚柔度测试仪上测出试样与水平面成45。角时伸出的长度，以mm来表示，数值越小，柔软性越好。<br /><br />1．4．4 摩擦牢度测定<br /><br />&nbsp; &nbsp; 取规定大小的涂料印花布样，在电动摩擦牢度仪上测试，按GB392O—l997纺织品耐摩擦色牢度测试方法，测干摩和湿摩牢度，并按GB25l-1995《染色牢度沾色样卡》进行评级。<br /><br />2 结果与讨论<br /><br />2．1 合成工艺条件的确定<br /><br />2．1．1 单体及配比的选择<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;涂料印花粘合剂属成膜性高分子聚合物，其组成通常由多种有机单体共聚而成。各种有机单体具有不同的性能，可以取长补短，因而粘合剂各组成单体及其配比的优化，不仅决定粘合剂的色牢度，而且也决定着粘合剂的手感和成膜时间等性能的优劣。根据各类单体的性能及其均聚物的玻璃化温度，我们选择了丙烯酸丁酯为软单体，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯为硬单体，N-羟甲基丙烯酰胺为自交联单体，丙烯酸为自增稠单体。经理论推算，共聚物Tg在-3O℃以下。为了确定各组分最佳配比，应用正交试验对各组分的用量作了进一步的优选。其因素和水平见表l。<br /><br /> <br /><br />根据因素水平表，采用了( 3 )正交试验，试验方案及结果见表2。<br /><br /> <br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;从表2可以看出，因素主次关系为C—A—B—D，由K值进一步分析可知：取A B c D 时，粘合剂综合指标最好，因此我们选择了单体的最佳配比为：软单体3O ，硬单体1．0 ，自交联单体1．0％，丙烯酸1．0 o,4。<br /><br />2．1．2 乳化剂的选择<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;乳液聚合中，乳化剂的品种及用量直接影响乳液的稳定性及聚合反应的进行。为此，我们对乳化剂进行了筛选。由于单独采用离子型乳化剂时，在乳胶粒表面上带上一层同号电荷，乳胶粒表面乳化剂离子之间会产生巨大的静电斥力，在乳胶粒表面上会产生巨大的静电张力，致使乳化剂分子和乳胶粒间的结合牢度下降，这会影响乳液的稳定性。但是，当非离子型乳化剂和离子型乳化剂复合使用时，两类乳化剂分子交替地吸附在乳胶粒表面上，在离子型乳化剂分子之间楔入了非离子型乳化剂分子，一方面拉大了乳胶粒表面上乳化剂离子之间的距离，另一方面由于非离子乳化剂的静电屏蔽作用，这样就大大降低了乳胶粒表面的静电张力，增大了乳化剂在乳胶粒上的吸附牢度，可使聚合物乳液稳定性提高。同时，离子型乳化剂使乳液稳定主要靠静电斥力，而非离子型乳化剂主要靠水化作用，若两种乳化剂复合使用，既使乳胶粒间有很大的静电斥力，又在乳胶粒表面上形成很厚的水化层，二者的协同作用，可使聚合物乳液具有很大的稳定性 。我们选择了由十二烷基硫酸钠和平平加O—l5组成的阴／非离子复配型乳化剂。并对配比及用量进行了<br /><br />选择，结果见表3、表4。<br /><br /><br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;从表3和表4可以看出，阴／非离子乳化剂比例应选用l：1．s，用量为4 。<br /><br />2．1．3 引发剂的选择<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;丙烯酸酯乳液共聚体系一般采用的引发剂是过硫酸盐。实验中采用过硫酸铵为引发剂，并对引发剂的用量及加入方式进行多次试验，结果见表5<br /><br /><br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;从表5可以看出，引发剂用量过多，乳液聚合不易控制，凝聚物多。这是因为引发剂用量过多，自由基形成得快而多，聚合反应剧烈，产生的热量来不及扩散，局部温度升高，又进一步加速聚合，因而产生凝聚物。若引发剂用量过少，乳液聚合反应不完全，所得产物中游离单体含量较高，气味较重。故引发剂用量选用0．3O 为宜，而且在引发期滴加比例大些，利于缩短引发时间，并控制使引发剂在滴加完所有单体后滴完，利于残余单体的进一步反应。<br /><br />2．1．4 反应时间和温度<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;试验发现乳液引发后在恒温聚合反应1．5h就基本完成。反应时间短，产品中残余单体多，气味重；反应时间过长，有些乳胶粒变粗，会影响稳定性。<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp; &nbsp;整个聚合从开始到结束需3．5h左右。反应温度也是影响聚合反应和产品质量的一个重要因素。温度偏低，聚合反应速度减慢，反应不完全，甚至不能反应。反应温度高，引发剂分解速率 大，当引发剂浓度一定时，自由基生成速率大，致使链终止速率增大，聚合物平均分子量降低，同时链增长速率常数也增大，聚合反应速率提高，反应热不易分散，易引起爆聚。实验发现反应温度控制在8O～82℃ 为宜。<br /><br />2．1．5 搅拌强度<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;在乳液聚合过程中，搅拌的一个重要作用是把单体分散成单体珠滴，并有利于传质和传热。但搅拌强度不宜太高，搅拌强度太高时，会使乳胶粒数目减少，乳胶粒直径增大及聚合反应速率降低，同时会使乳液产生凝胶，甚至招致破乳。实验发现，聚合反应过程中搅拌速度宜在150r／min左右，预乳化时宜快些，引发阶段宜慢些。<br /><br />2．2 粘合剂乳液的性能<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;将自制粘合剂乳液与国内外同类产品进行比较，结果见表6。<br /><br /><br /><br />从表6可以看出，自制粘合剂具有良好的性能。<br /><br />2．3 粘合剂的成膜性能<br /><br />粘合剂经过以下三个过程成膜：(1)水分的蒸发。粘合剂随着水分的蒸发，乳液粒子相互接近，形成相接触；(2)乳液粒子变形。互相接近的乳液粒子之间产生毛细管现象，出现毛细管压强，促使毛细管变细，毛细管越细，压强越大，当毛细管压强大于乳液粒子的抗变形力时，乳液粒子就变形；(3)分子扩散成膜。受毛细管压强的作用，变形的乳液粒子之间产生高聚物分子的相互扩散，导致分子相互纠缠，相邻粒子最终成为一体，构成理想结构的皮膜。粘合剂组分不同，其薄膜性能不同。自制粘合剂与样品粘合剂薄膜性能见表7。<br /><br /><br /><br />从表7可以看出，自制粘合剂经130℃，焙烘3min不泛黄。<br /><br />2．4 涂料印花织物摩擦牢度<br /><br />采用三种不同温度对涂料染色织物进行焙烘，测得织物摩擦牢度见表8。<br /><br /><br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;由表8可以看出，在130℃ 、150℃焙烘，织物摩擦牢度较好。参照表7，粘合剂薄膜在120℃ 、130℃时透明，不泛黄，在150℃ 时略泛黄。故本粘合剂在应用过程中，可进行130℃焙烘3min固色。<br /><br />2．5 涂料染色织物刚柔性<br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;自制粘合剂与样品粘合剂柔软性见表9。<br /><br /><br /><br />&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;从表9可以看出自制粘合剂柔软性优于国内外同类产品。<br /><br />3 结论<br /><br />(1)粘合剂PB最佳的配方和聚合工艺条件为：<br /><br />&nbsp; &nbsp; 软单体30%，硬单体1．0 ，自交联单体1．0％ ，丙烯酸1．0 ，乳化剂4 ，阴／非=1：1．5，反应温度8O～82℃ ，时间共3．5h，搅拌速度为150r／<br /><br />min。<br /><br />(2)粘合剂PB质量指标和性能：<br /><br />外观：淡蓝色乳状液<br /><br />含固量：(39±1)<br /><br />PH值：6～7<br /><br />粘度：340mPa．S<br /><br />离心稳定性：3000 r／min，30min不分层薄膜泛黄性：13o℃ ，焙烘3min不泛黄。干摩擦牢度：4级；湿摩擦牢度：3～4级柔软度：全棉：经向40mm，纬向30mm；涤棉：经向35mm，纬向33mm<br /><br />(3)与国内外同类产品比较，各项性能超过国内产品，达到或超过国外产品水平。

迷途小孩

楼主啊!谢谢支持!可也不要在不知道是什么就顶啊!很伤我自尊啊!

活性红

什么东东，是毕业论文嘛，那我也顶一下！

啊遥

我狂顶