【集萃網(wǎng)觀察】一、前言 近年來(lái)隨著人們對(duì)公害污染、溶劑價(jià)格上漲及安全等問(wèn)題的逐漸重視，涂層加工正由溶劑涂層向水系涂層方向發(fā)展。目前，國(guó)內(nèi)外都有一些乳液涂層劑產(chǎn)品，為了充分發(fā)揮這些產(chǎn)品的涂層效能、就必須對(duì)水系涂層工藝及涂層處方進(jìn)行較詳細(xì)的研究。本文將著重于增稠劑在乳液涂層中的應(yīng)用進(jìn)行一些探討，為此，我們選用了不同類型的10種增稠劑，對(duì)其增稠性能、理化性能及應(yīng)用性能進(jìn)行了一些探討和評(píng)價(jià)。 選用的10種增稠劑包括； 1、聚丙烯酸類 Dicrylan Thickener R Ciba Mirox AM Stock Hausen SS-1 石家莊樹(shù)脂廠 S 石家莊農(nóng)藥廠 2、聚氧乙烯類 Collacral LR 8475 BASF Dicrylan Thickener O Ciba 3、聚乙二醇醚類 Emulsur V 松井色素 Hiprint LB 林化學(xué)株式會(huì)社 4、復(fù)合體系 Lutexal HP BASF Hiprint LA 林化學(xué)株式會(huì)社
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)分析 1、增稠劑的理化性能及增稠性能 (1)各種增稠劑的基本特性； (2)各種增稠劑的增稠特性；增稠用乳液Impranil AW系外增稠型聚丙烯酸酯涂層乳液，含固量40%，原液pH 4.4，測(cè)試溫度27℃，粘度計(jì)NDJ-79型。 表1
表1（續(xù)）
(3)增稠后乳液流變性及粘性指數(shù)的測(cè)定 粘度不同，乳液流變性及EVI不同，為此，選擇增稠后在實(shí)際涂層試驗(yàn)時(shí)粘度趨于一致的乳液(1)-(10)，進(jìn)行流變性及EVI的測(cè)定，這樣才有可比性
圖例：η一表觀粘度，D一剪切速率，T一溫度，r一軸速。 處方(1)-(10)見(jiàn)表2。由于NDJ-79型粘度計(jì)測(cè)定EVI較為困難，所以選用目前較通用的NDJ-l型粘度計(jì)進(jìn)行測(cè)定。NDJ-l為Brookfield型粘度計(jì)，最宜測(cè)定EVI，但此數(shù)據(jù)只供參考。 表2
乳液粘性指數(shù)EVI=（60轉(zhuǎn)/分粘度）/（6轉(zhuǎn)/分粘度） lgEVI=tgθ
2、增稠劑對(duì)涂層應(yīng)用性能影響 使用同一種織物，用同一種工藝流程和條件，將不同用量的各種增稠劑分別加到同一乳液中。通過(guò)適當(dāng)調(diào)整pH，分別將乳液增稠到某一相同的粘度值，測(cè)定這一粘度值時(shí)的剪切速率，應(yīng)近似于所確定的涂層條件下刮刀對(duì)乳液的剪切速率，然后在相同設(shè)備條件下涂層，此時(shí)在刮漿瞬間，不同增稠體系乳液的粘度應(yīng)該是接近的，得到的濕涂覆量也是接近的。 織物；滌/棉65/35，65S/2×65 S/2 130×65線絹。 工藝流程；采用兩次同條件涂層，以增大涂覆量。 涂層(1)→干燥(120℃×l分) →涂層(2) →干燥(120℃×l分)→防水處理(二浸二軋，壓力10千克力/厘米，速度3米/分，溫度27℃，軋液率40-45%)→干燥(120℃×l分)→固化(160℃×2分)。 涂層處方；
防水浴處方: Sumifluoil EM-11 3% Fix A O.3% 試驗(yàn)設(shè)備；日本過(guò)井PT-2熱風(fēng)烘燥定形機(jī)，瑞士Benz雙輥電動(dòng)軋液烘燥機(jī)，瑞士Mathis涂層試驗(yàn)機(jī)。 測(cè)試方法；
耐水壓；ISO-811法 拒水性；AATCC-22-1980法 耐洗滌性；AATCC-83B-1973法 干涂覆量；重量法 表3
表3（續(xù)）
三、討論分析 1、增稠劑的增稠性能 a·四種類型增稠劑對(duì)乳液均有較強(qiáng)的增稠力，相比之下，聚氧乙烯類增稠能力最強(qiáng)，如Ciba公司的Dicrylan Thickener O，用量在1.5%時(shí)，即達(dá)到7000CPS，聚丙烯酸類增稠劑中Mirox AM和Dicrylan Thickener R比SS-l、S有更高的增稠力，從曲線可以看出，SS-1、S的粘度隨用量增 大，上升曲線非常平緩，很近似于天然糊料增稠劑的增稠曲線；復(fù)合體系中Lutexal HP的增稠力高于Hiprint LA增稠力；在聚乙二醇醚類中，Emulsur V和Hiprint LB增稠力接近。 b·不同增稠劑對(duì)pH敏感程度不一。其中聚丙烯酸類最為敏感，此類增稠體系是由于同離子效應(yīng)引起分子內(nèi)斥力，而使體系粘度升高。若降低pH或使pH值過(guò)高，都會(huì)引起粘度下降，所以聚丙烯酸類宜采用pH8-9范圍；相對(duì)來(lái)講其它幾類增稠劑對(duì)pH敏感程度稍差一些，但都存在一個(gè)粘度較高的pH區(qū)間。 如；Collacral LR 8475 pH值8-10 Dicrylan Thickener 0 7-9 Lutexal HP 4.5-8.5 Hiprint LA 4.5-9.5 Hiprint LB 6-8 Emusur V 5-7 2、流變性能 從η—r，曲線可見(jiàn)，各種增稠乳液均屬于假塑性流體，即切力變薄流體，隨著剪切速率增大，粘度下降，這是由乳液自身性質(zhì)所決定的。 乳液在靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)具有結(jié)構(gòu)粘度——分子鏈間的內(nèi)斥力、氫鍵、范德華力造成的體系粘度，以及大分子鏈不取向造成流動(dòng)性差，而產(chǎn)生高粘廢。當(dāng)外加剪切力時(shí)，破壞分子鏈由氫鍵、范德華力構(gòu)成的結(jié)合，并使大分子鏈取向產(chǎn)生流動(dòng)，減小了分子鏈之間的阻力，從而使表觀粘度下降。對(duì)于涂層來(lái)講，漿液流變性的不同會(huì)直接影響涂層效果，如聚丙烯酸及其復(fù)合體系的增稠乳液，EVI值都較小，都具有較大觸變性，最適用于園網(wǎng)涂層。運(yùn)轉(zhuǎn)前涂層漿未受到剪切力時(shí)，呈較高的初始粘度，所以不會(huì)透過(guò)網(wǎng)眼流到織物上；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)漿液受到剪切力，粘度急劇下降，使?jié){液非常容易透過(guò)網(wǎng)眼，均勻涂覆在織物上。一旦剪切力消失，涂覆到織物上的漿液馬上又呈高粘度狀態(tài)，防止了向織物內(nèi)部滲透。這兩種增稠劑還適用于非拒水性織物，在高粘度下進(jìn)行刮刀涂覆加工。對(duì)于拒水性織物，EVI值不能過(guò)低，因?yàn)镋VI值越小，結(jié)構(gòu)粘度越大，漿液的延展性、流動(dòng)性也就越差，很容易出現(xiàn)涂覆不連續(xù)的現(xiàn)象，對(duì)于高粘度加工尤為重要。對(duì)于聚氧乙烯及聚乙二醇醚增稠體系，都具有較大的EVI值，所以它可用于拒水織物上的涂層加工。 3、增稠劑對(duì)涂層的應(yīng)用性能 不同增稠劑對(duì)乳液涂層應(yīng)用性能的影響，有著很大的差異。從防水性能來(lái)看，加工初期除Emulsur V體系，織物拒水性達(dá)90分以上，各增稠體系的各項(xiàng)指標(biāo)都較高，但一經(jīng)水洗，即表現(xiàn)出明顯的差異。聚氧乙烯和聚乙二醇醚類增稠劑對(duì)防水的耐久性能影響很大，相比之下，聚丙烯酸及復(fù)合的增稠體系防水耐久性能較好，其中以Dicrylan Thickener R及Mirox AM性能最為優(yōu)異。從手感來(lái)看，聚氧乙烯、聚乙二醇醚類增稠體系可得到非常柔軟的手感；聚丙烯酸及復(fù)合體系增稠乳液涂層后手感稍硬；SS-1所得到的手感更硬一些，但織物表面干燥豐滿。 以上性質(zhì)可從以下幾方面來(lái)分析； a·聚丙烯酸增稠劑的多羥基結(jié)構(gòu)與纖維及粘合劑中的羧、羥、腈基[-C（=O）-O-、OH、-C=N]均有親和力，可以使粘附力上升，使耐洗性增強(qiáng)。從另一方面來(lái)講，此類物質(zhì)固化時(shí)，可與高聚物或織物進(jìn)行部分交聯(lián)，尤其與聚丙烯酸酯具有一定的反應(yīng)性，可提高高聚物交聯(lián)度，所以相對(duì)來(lái)講，抗水壓、耐洗性都較高，發(fā)粘也得到了改善，但由于交聯(lián)度高，使手感稍硬。但同樣是聚丙烯酸的增稠劑，因其組分、結(jié)構(gòu)、聚合度、交聯(lián)度以及乳化劑的不同，其性能仍有顯著差距，如Dicrylan Thickener R，Mirox AM耐水洗性明顯高于同一類的SS-1、S，前二者均為反應(yīng)性很強(qiáng)的聚丙烯酸乳液，所以固化后能將增稠劑中的水溶性或親水性基團(tuán)最大程度地交聯(lián)封閉起來(lái)，使其耐水性得到很大提高。 b·非離子體系的聚氧乙烯與聚乙二醇醚類增稠劑主要結(jié)構(gòu)-[-O-CH2-CH2-]-。其本身具有乳化、潤(rùn)濕、增溶作用的表面活性劑，含有大量親水基團(tuán)，并且具有較強(qiáng)的擴(kuò)散滲透作用，這樣就嚴(yán)重地影響了交聯(lián)度及成膜性，造成了耐水洗性不佳，耐水壓及拒水性下降，又由于-[-O-CH2-CH2-]-結(jié)構(gòu)的存在，使高聚物大分子鏈之間增加了滑移，減少了鏈移動(dòng)的阻力，所以薄膜具有良好的柔軟度。對(duì)于Dicrylan Thickener 0應(yīng)用于乳液涂層、各項(xiàng)指標(biāo)都較高，我們可理解為該物質(zhì)親水性基團(tuán)較少，或具有較多的反應(yīng)性基團(tuán)，固化后使其得到一定程度的封閉，從而提高了各項(xiàng)指標(biāo)。
四、結(jié)論 1、選用的10種增稠劑對(duì)于陰離子性外增稠涂層乳液均有較強(qiáng)的增稠力，聚丙烯酸體系中增稠力最強(qiáng)的為Ciba公司的Dicrylan Thickener R及Stock Hausen公司的Mirox AM。非離子體系中增稠力最強(qiáng)的為Dicrylan Thickener O及BASF的Collacral LR 8475。復(fù)合體系的增調(diào)劑不僅可對(duì)乳液增稠，而且對(duì)水也有較強(qiáng)的增稠力。 2、增稠后乳液體系的粘度對(duì)pH敏感性不同，聚丙烯酸類最為敏感，只在pH7-9才可維持較高粘度，而其它三類體系在較大的pH范圍內(nèi)均可維持較高的粘度。 3、各種增稠劑對(duì)于涂層織物性能會(huì)產(chǎn)生一定程度的影響。聚氧乙烯及聚乙二醇醚增稠體系涂層后手感柔軟，表面光滑，但織物防水性及防水耐久性有所降低，所以對(duì)于功能性涂層如防水、防油、阻燃等加工，宜采用聚丙烯酸類增稠劑；而對(duì)于裝飾性涂層如雙面異色、遮光等加工，宜采用聚氧乙烯或聚乙二醇醚類的增稠劑。 4、應(yīng)研制高反應(yīng)性的增稠劑，使其固化后可以充分交聯(lián)到大分子薄膜之中，以減少對(duì)涂層耐久性的影響。
參考文獻(xiàn) [1]日本，《纖維》，1986，2-3 [2]《印染譯從》，1983，6，9 [3]《印花糊料講座》，黃茂福編
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