【集萃網(wǎng)觀察】(武漢生物工程學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系,湖北武漢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為主要共聚單體,采用預(yù)乳化法制備涂料印花膠黏劑,研究了單體用量配比,乳化劑配比用量,引發(fā)劑用量和溫度對(duì)反應(yīng)及性能的影響。結(jié)果表明:2-EHA24%,BA40%,MMA20%,St11%,復(fù)合乳化劑3.0%,引發(fā)劑過硫酸鉀0.3%,80~85℃,反應(yīng)4h,所合成的自交聯(lián)涂料印花膠黏劑的綜合性能良好。
關(guān)鍵詞:自交聯(lián);涂料印花;膠黏劑;乳液聚合
中圖分類號(hào):TS194.22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1001-0017(2007)04-0302-03
前言
涂料印花是使用高分子化合物在織物上形成薄膜,把顏料固著在織物上的印花方法。涂料印花漿由涂料、膠黏劑、增稠劑與少量輔料組成,借膠黏劑使涂料機(jī)械地固著在纖維表面,膠黏劑決定了印花織物的摩擦牢度和皂洗牢度,因此膠黏劑的性能在印花中起著重要作用[1~3]。涂料印花膠黏劑按其組成結(jié)構(gòu)可分為非交聯(lián)型、外交聯(lián)型和自交聯(lián)型三類。本文以丙烯酸-2-乙基己酯,丙烯酸丁酯,甲基丙烯酸甲酯,苯乙烯為主要共聚單體,采用乳液聚合制備自交聯(lián)涂料印花膠黏劑。通過調(diào)整丙烯酸酯共聚單體種類和配比,得到了一種具有良好綜合性能的自交聯(lián)涂料印花膠黏劑。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)原料與儀器
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)(化學(xué)純);以上單體均經(jīng)減壓蒸餾精制。NP-10,LAS(化學(xué)純);過硫酸鉀(分析純);去離子水;反應(yīng)性單體M:自制。
儀器:Y571B型摩擦牢度儀,SW-12A型耐洗色牢度試驗(yàn)機(jī)。
1.2制備
在裝有電動(dòng)攪拌器、回流冷凝管、溫度計(jì)和恒壓滴液漏斗的四口燒瓶中,加入復(fù)合乳化劑,適量去離子水和部分單體丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、反應(yīng)性單體M充分?jǐn)嚢杈鶆?得預(yù)乳化液。向預(yù)乳化液中滴加四分之一的引發(fā)劑溶液并加熱至80~85℃,待乳液出現(xiàn)藍(lán)光時(shí),保持5min后開始滴加剩余的單體和引發(fā)劑溶液,3h內(nèi)滴完,然后升溫至90℃保溫30min,降至室溫,調(diào)節(jié)pH值為7~8,制得乳白色泛藍(lán)光乳液。
1.3印花
涂料藍(lán)4%,膠黏劑20%,增稠劑4%,去離子水加至100%。
烘干(100℃,3min)-焙烘(140~150℃,3min)-后處理。
1.4主要性能測(cè)試
外觀:目測(cè)法;pH值:精密pH試紙;黏度:NDJ-79旋轉(zhuǎn)黏度計(jì);凝聚率、固含量:重量法;耐摩擦色牢度:按GB/T3920-1997進(jìn)行測(cè)試;耐洗色牢度:按GB/T3921.1-1997進(jìn)行測(cè)試;柔軟性:手摸法測(cè)定。
2結(jié)果與討論
2.1軟、硬單體比例的影響
單體是形成聚合物的基礎(chǔ),單體組成對(duì)聚合物的物理、化學(xué)及機(jī)械性能有著重要影響[4]。丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯具有良好的成膜性、柔軟性和耐洗色牢度,甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯的加入能增加膠黏劑膜的堅(jiān)韌性和耐磨性。本實(shí)驗(yàn)選定軟單體丙烯酸-2-乙基己酯和丙烯酸丁酯,硬單體甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯,自制多官能團(tuán)單體M作為交聯(lián)單體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
表1
由表1可見,軟/硬單體比例過大或過小,乳液聚合均不穩(wěn)定。隨著軟/硬單體比例的增加,印花制品手感變軟,濕摩擦牢度增加,干摩擦牢度變化不大。綜合考慮乳液聚合的穩(wěn)定性和印花制品的性能,選擇軟/硬單體比例為2.0∶1.0。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)當(dāng)2-EHA∶BA∶MMA∶St=24∶40∶20∶11時(shí)制得的印花制品手感、摩擦牢度均是最好的。
2.2反應(yīng)性單體M用量的影響
為了使膠黏劑具有自交聯(lián)性,合成時(shí)加入一定量的交聯(lián)單體,本實(shí)驗(yàn)用自制的多官能團(tuán)單體M作為交聯(lián)單體,考察其用量對(duì)乳液穩(wěn)定性和印花產(chǎn)品性能的影響,結(jié)果見表2。
表2
由表2可知:隨著M用量的增加,摩擦牢度增大,乳液聚合穩(wěn)定性降低。當(dāng)M用量為3.0%時(shí)盡管聚合穩(wěn)定,但摩擦牢度不夠好,綜合考慮選定M的用量為單體總量的5.0%為宜。
2.3乳化劑的影響
乳化劑對(duì)乳液聚合過程和乳液產(chǎn)品的性能具有重要影響。考慮到陰離子型乳化劑分散能力強(qiáng),但相容性差,而非離子型乳化劑分散能力差,但配伍性強(qiáng),本實(shí)驗(yàn)采用LAS和NP-10復(fù)配作乳化劑,其組成對(duì)乳液性能的影響見表3。
表3
實(shí)驗(yàn)表明,陰/非離子型乳化劑配比為1.0/1.5或1.0/2.0時(shí),聚合均比較穩(wěn)定,且印花制品的摩擦牢度均能滿足要求。選定陰/非離子型乳化劑配比為1.0/1.5,其它條件不變,復(fù)合乳化劑用量對(duì)乳液性能的影響見表4。
表4
表4表明,乳化劑用量太少,聚合不穩(wěn)定,用量過大,印花制品的濕摩擦牢度下降,綜合兩方面結(jié)果,乳化劑用量為單體總量的3.0%時(shí)綜合性能較好。
2.4引發(fā)劑的影響
引發(fā)劑對(duì)乳液聚合速率和單體轉(zhuǎn)化率有著重要影響。乳液聚合丙烯酸酯共聚物體系中的引發(fā)劑多為水溶性熱分解型過硫酸鹽[5],常用的有過硫酸銨、過硫酸鉀及過硫酸鈉等。本實(shí)驗(yàn)采用水溶性的過硫酸鉀作引發(fā)劑,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明引發(fā)劑用量過多,乳液聚合不易控制,凝聚物較多;引發(fā)劑用量過少,所得產(chǎn)物中單體含量較高,產(chǎn)品中單體氣味較濃。采用單體總量0.3%的引發(fā)劑反應(yīng)無凝聚物,且保溫后反應(yīng)完全,無單體氣味。
2.5反應(yīng)溫度的影響
反應(yīng)溫度對(duì)乳液聚合反應(yīng)速率和膠黏劑質(zhì)量影響很大。溫度高有利于提高聚合速率,縮短反應(yīng)時(shí)間,但容易發(fā)生暴聚;溫度低則不易引發(fā)反應(yīng),反應(yīng)所需時(shí)間較長。實(shí)驗(yàn)表明反應(yīng)過程中溫度控制在80~85℃,接近終點(diǎn)時(shí),溫度升到90℃左右保溫一段時(shí)間,可得到均一穩(wěn)定,帶藍(lán)色熒光的乳液。
2.6印花織物性能測(cè)試結(jié)果
經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)優(yōu)化,確定了最佳配方和工藝,并對(duì)印花織物性能進(jìn)行了測(cè)試,結(jié)果如表5所示。
表5
由表5可知,印花織物的摩擦牢度、皂洗牢度均已達(dá)到或超過國家標(biāo)準(zhǔn),手感柔軟、色澤清晰、得色亮高,說明該法生產(chǎn)的膠黏劑能完全固著在纖維上結(jié)成牢固的薄膜。
3結(jié)論
實(shí)驗(yàn)得到自交聯(lián)涂料印花膠黏劑的最佳工藝條件為:2-EHA∶BA∶MMA∶S:tM=24∶40∶20∶11∶5,KPS∶0.3%,復(fù)合乳化劑LAS和NP-10(1.0/1.5)用量為單體總量的3.0%,采用部分單體預(yù)乳化聚合工藝,在80-85℃反應(yīng)4h得到涂料印花膠黏劑綜合性能良好。
參考文獻(xiàn):
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[4]黎文部,何昌義.四元共聚丙烯酸酯熱熔壓敏膠膜的合成研究[J].中國膠粘劑,2006,15(9):6~10.
[5]大森英三.丙烯酸酯及其聚合物[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1985.
作者：趙秀琴、向乾坤
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